KR20150021948A - 풀리 구조체 - Google Patents

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마코토 하라구치
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Abstract

본 발명은, 벨트가 감겨 걸린 통형상의 제 1 회전체와, 상기 제 1 회전체의 내측에, 상기 제 1 회전체에 대하여 상대 회전 가능하게 마련된 제 2 회전체와, 상기 제 1 회전체와 상기 제 2 회전체와의 사이의 공간에 수용된 비틀림 코일 스프링을 구비한 풀리 구조체(pulley structure)에 있어서, 상기 비틀림 코일 스프링이, 일단측에, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서 외주면이 상기 비틀림 코일 스프링의 확대 직경 방향의 자기 탄성 복원력에 의해 상기 제 1 회전체와 상기 제 2 회전체 중 한쪽의 회전체에 접촉하여 있는 일단측 영역; 타단측에, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서 내주면이 다른 쪽의 회전체에 접촉하여 있는 타단측 영역; 및 중간 영역을 가지고, 2개의 상기 회전체의 상대 회전에 의해 상기 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단측 영역 중 적어도 원주 방향 일부분의 내주면이 상기 다른 쪽의 회전체로부터 떨어지는, 풀리 구조체에 관한 것이다.

Description

풀리 구조체{PULLY STRUCTURE}
본 발명은 코일 스프링을 구비한 풀리 구조체(構造體)에 관한 것이다.
자동차 등의 엔진의 동력에 의해 교류발전기(alternator) 등의 보조기를 구동하는 보조기 구동 시스템에서는, 교류발전기 등의 보조기의 구동 축에 연결되는 풀리와, 엔진의 크랭크 축에 연결되는 풀리에 걸쳐 벨트(belt)가 걸려, 이 벨트를 통하여 엔진의 토크(torque)가 보조기에 전달된다. 일반적으로, 엔진의 크랭크 축은, 엔진의 폭발 행정 등의 요인에 의해 회전 속도가 변동하고, 그것에 수반하여 벨트의 주행속도도 변동한다. 이 때문에, 보조기의 구동 축에 연결된 풀리와 벨트의 사이에서 슬립(slip)이 생기거나, 벨트의 장력이 크게 변동하거나 한다. 이와 같은 벨트의 슬립이나 장력의 과대한 변동은, 벨트의 이상 음의 발생이나 수명 저하 등의 원인으로 된다.
특히, 교류발전기는, 발전 축의 관성모멘트가 크기 때문에, 벨트의 슬립이나 장력 변동이 생기기 쉽다. 더욱이, 발전 축에 토크 축의회전 변동이 전달되면, 교류발전기의 내구성을 저하시켜, 또한, 발전 효율에 악영향을 주는 문제가 있다.
여기에서, 종래로부터 크랭크 축의 회전 변동을 흡수하기 위한 풀리가 종종 제안되고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1 기재의 풀리 구조체는, 벨트가 감겨 걸리는 제1 회전체와, 제1 회전체의 내측에 마련되어, 제1 회전체에 대하여 상대 회전 가능한 제2 회전체와, 두 개의 회전체의 사이에 배치된 코일 스프링을 가지고 있다. 코일 스프링의 양단부의 외주면(또는 내주면)은, 확대 직경 방향(또는 축소 직경 방향)의 자기 탄성 복원력에 의해, 제1 회전체와 제2 회전체에 각각 압접(壓接)하여 있다.
크랭크 축의 회전 변동이 벨트를 통하여 제1 회전체에 전달되어, 두 개의 회전체가 상대 회전하면, 두 개의 회전체의 사이에서 코일 스프링을 통하여 토크가 전달됨과 함께, 코일 스프링이 원주 방향으로 비틀리는 것에 의해, 회전 변동이 흡수된다. 이 때문에, 벨트의 슬립이나 장력 변동을 억제하는 것이 가능하다.
JP 2008-57763 A
그러나 상술한 특허문헌 1의 풀리 구조체에서는 코일 스프링을 반경 확장하는 방향의 비틀기 각도가 증가하는 만큼 비틀기 토크가 증가하기 때문에, 비틀기 각도가 비교적 크게 되는 상용상황에서는, 코일 스프링이 피로하기 쉽게 되는 우려가 있었다.
이 문제에 대하여, 종래는 코일 스프링의 권수(卷數)(감기 수)를 증가시키는 것으로 스프링 정수(定數)를 저하시켜, 코일 스프링에 걸리는 부하를 저감하고 있었다. 스프링 정수가 저하하면, 비틀기 각도가 동일하여도, 비틀기 토크가 저하하기 때문에, 코일 스프링의 내피로성(耐疲勞性)을 향상시키는 것이 가능하다. 그러나 코일 스프링의 권수를 증가시키면, 코일 스프링의 축 방향 길이가 크게 되기 때문에, 풀리 구조체가 대형화해버린다고 하는 문제가 생긴다.
여기에서 본 발명은 풀리 구조체를 대형화하는 것 없이 코일 스프링의 내피로성을 향상시키는 것이 가능한 풀리 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 양태에 관계하는 풀리 구조체는, 벨트가 감겨 걸린 통(筒)형상의 제 1 회전체,
상기 제 1 회전체의 내측에 상기 제1 회전체에 대하여 상대 회전 가능하게 마련된 제 2 회전체,
상기 제 1 회전체와 상기 제 2 회전체 사이의 공간에 수용된 비틀림 코일 스프링을 구비한 풀리 구조체에 있어서,
상기 비틀림 코일 스프링이, 일단(一端) 측에, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서 외주면이 상기 비틀림 코일 스프링의 확대 직경 방향의 자기 탄성 복원력에 의해 상기 제 1 회전체와 상기 제 2 회전체의 한쪽의 회전체에 접촉하고 있는 일단 측 영역; 타단(他端) 측에, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서 내주면이 다른 쪽의 회전체에 접촉하고 있는 타단 측 영역; 및 중간 영역을 가지고,
두 개의 상기 회전체의 상대 회전에 의해 상기 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역 중 적어도 원주 방향 일부분의 내주면이 상기 다른 쪽의 회전체로부터 떨어진다.
이 구성에 의하면, 풀리 구조체의 정지 시에는, 비틀림 코일 스프링은, 일단 측의 외주면이 확장 직경 방향의 자기탄성 복원력에 의해 한쪽의 회전체에 눌러지고, 타단 측 영역의 내주면이 다른 쪽의 회전체에 접촉하여 있는 것으로, 두 개의 회전체에 고정되어 있다.
두 개의 회전체가 상대 회전한 경우에는, 비틀림 코일 스프링이 비틀리기 때문에 회전변동을 흡수할 수 있다.
비틀림 코일 스프링이 확장 직경 방향으로 비틀린 경우에는, 비틀림 코일 스프링의 확장 직경 변형에 의해, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역의 내주면 중 적어도 원주 방향 일부분이 다른 쪽의 회전체로부터 떨어지기 때문에, 풀리 구조체의 정지 시보다도, 비틀림 코일 스프링의 유효 권수가 증가한다. 비틀림 코일 스프링의 유효 권수란 스프링 전장으로부터 스프링을 고정하고 있는 부분을 제외한 범위의 권수이고, 유효 권수가 클수록 스프링 정수가 작게 된다. 따라서, 본 양태의 풀리 구조체는, 두 개의 회전체가 상대 회전했을 때에, 비틀림 코일 스프링의 유효 권수를 증가시켜, 스프링 정수를 저하시키는 것이 가능하기 때문에, 상대 회전 시에도 코일 스프링의 양단부의 내주면 또는 외주면이 회전체에 고정되는 종래의 풀리 구조체에 비하여, 코일 스프링의 권수를 증가시키는 것 없이(풀리 구조체를 대형화하는 것 없이), 비틀림 코일 스프링의 내피로성을 향상시키는 것이 가능하다
또, 본 발명에서, 「풀리 구조체의 정지 시」란, 풀리 구조체에 외력이 가해지지 않은 상태(비틀림 코일 스프링의 비틀림 각도가 0인 상태)를 의미한다.
본 발명의 제 2 양태에 관계하는 풀리 구조체는, 제 1 양태에서, 상기 다른 쪽의 회전체는, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측의 단면(端面)과 원주 방향으로 대향하는 당접면을 가지고 있고,
두 개의 상기 회전체의 상대 회전에 의해 상기 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측의 단면이 상기 당접면에 맞닿는다.
이 구성에 의하면, 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 비틀림 코일 스프링의 타단 측의 단면을 다른 쪽의 회전체의 당접면에 당접시키는 것으로, 비틀림 코일 스프링을 다른 쪽의 회전체에 고정 가능하다.
본 발명의 제 3 양태에 관계하는 풀리 구조체는, 제 2 양태에서, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 외주면과 상기 제 1 회전체 또는 상기 제 2 회전체와의 사이에 형성된 제 1 간극을 가지고,
두 개의 상기 회전체의 상대 회전에 의해 상기 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측의 단면이 상기 당접면에 맞닿은 시점에서, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 외주면이, 두 개의 상기 회전체의 어느 것에도 접하지 않는다.
이 구성에 의하면, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역의 외주면과 회전체와의 사이에 간극을 가지고 있기 때문에, 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역을 용이하게 확대 직경 변형시켜, 타단 측 영역의 내주면을 상기 다른 쪽의 회전체로부터 이간(離間)시키는 것이 가능하다.
또, 비틀림 코일 스프링의 타단 측의 단면이 상기 당접면에 맞닿은 시점에서, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역의 외주면이 두 개의 회전체의 어느 것에도 접하지 않기 때문에, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역을 당접면만으로 고정하는 것이 가능하여, 유효 권수를 크게 할 수 있다.
본 발명의 제 4 양태에 관계하는 풀리 구조체는, 제 3 양태에서, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 중간 영역의 외주면과 상기 제 1 회전체 또는 상기 제 2 회전체와의 사이에 형성된 제 2 간극을 가진다.
이 구성에 의하면, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링의 중간 영역의 외주면과 회전체와의 사이에 간극이 있기 때문에, 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 비틀림 코일 스프링을 용이하게 확대 직경 변형시키는 것이 가능하다. 또, 확대 직경 방향의 비틀림 각도가 크게 되어, 비틀림 코일 스프링의 중간 영역의 외주면이 회전체에 당접한 경우에는, 그 이상의 확대 직경 변형을 규제할 수 있어, 비틀림 코일 스프링의 파손을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 5 양태에 관계하는 풀리 구조체는, 제 4 양태에서, 상기 제 1 간극의 크기가 상기 제 2 간극의 크기 이하인 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 비틀림 코일 스프링의 확대 직경 방향의 비틀림 각도가 크게 되어, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역의 외주면이 회전체에 당접한 경우에는, 그것과 거의 동시, 또는, 그것보다도 더욱 비틀림 각도가 크게 된 때에, 비틀림 코일 스프링의 중간 영역의 외주면이 회전체에 당접하고, 그것 이상의 확대 직경 변형을 규제할 수 있어, 비틀림 코일 스프링의 파손을 방지할 수 있다. 또, 비틀림 코일 스프링의 외주면이 회전체에 당접하는 것으로, 비틀림 코일 스프링의 유효 권수가 변화하기 때문에, 3개 이상의 스프링 정수를 가지는 풀리 구조체로 하는 것이 가능하다.
본 발명의 제 6 양태에 관계하는 풀리 구조체는, 제 2 양태에서, 두 개의 상기 회전체의 상대 회전에 의해 상기 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측의 단면이 상기 당접면에 맞닿기 전에 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 확대 직경 변형을 규제하는 규제 수단을 더 가진다.
규제 수단을 마련하지 않는 경우, 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀리면, 각 권부(卷部)에 걸리는 비틀림 응력은 일정하지 않고, 비틀림 스프링의 타단 측의 권부에 비틀림 응력(應力)이 집중하여, 이 권부의 확대 직경 변형이 가장 크게 되는데, 본 양태에서는, 규제 수단에 의해, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역의 확대 직경 변형을 규제하기 때문에, 타단 측 영역에 비틀림 응력이 집중하는 것을 억제할 수 있어, 비틀림 코일 스프링의 각 권부에 걸리는 비틀림 응력의 차를 작게 할 수 있다. 그 결과, 비틀림 코일 스프링의 피로 파괴를 방지할 수 있다.
본 발명의 제 7 양태에 관계하는 풀리 구조체는, 제 6 양태에서, 상기 다른 쪽의 회전체가 상기 규제 수단을 가진다.
본 발명의 제 8 양태에 관계하는 풀리 구조체는, 제 7 양태에서, 상기 규제 수단이, 직경 방향 내측을 향하여 돌출하여 있고, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 원주 방향 일부분의 외주면과 대향하는, 적어도 하나의 지지 돌기부이고,
두 개의 상기 회전체의 상대 회전에 의해 상기 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 외주면에 상기 적어도 하나의 지지 돌기부가 당접하는 것으로, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 확대 직경 변형이 규제된다.
이 구성에 의하면, 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 지지 돌기부는, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역의 원주 방향 일부분의 외주면과 당접하기 때문에, 타단 측 영역에 비틀림 응력이 집중하는 것을 억제하면서, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역의 원주 방향 일부분의 내주면을, 다른 쪽의 회전체로부터 이간시키는 것이 가능하다. 요컨데, 비틀림 코일 스프링의 유효 권수를 증가시키는데, 지지 돌기부가 방해가 되지 않는다.
본 발명의 제 9 양태에 관계하는 풀리 구조체는, 제 8 양태에서, 상기 지지 돌기부가 형성되어 있는 영역이, 상기 당접면으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치를 포함한다.
상기 규제 수단을 마련하지 않는 경우, 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀리면, 비틀림 코일 스프링의 타단 측의 단면으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치 부근에 비틀림 응력이 가장 집중한다. 본 양태에서는, 지지 돌기부가, 당접면으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치를 포함하도록 배치되어 있기 때문에, 비틀림 코일 스프링의 타단 측의 단면으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치 부근에 비틀림 응력이 집중하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 10 양태에 관계하는 풀리 구조체는, 제 9 양태에서, 상기 지지 돌기부가 형성되어 있는 영역의 상기 당접면으로부터 먼 쪽의 단부와, 상기 당접면과의 회전축 주위로 이루는 각도가, 315° 이하이다.
지지 돌기부의, 당접면으로부터 먼 쪽의 단부와 당접면과의 이루는 회전축 주위의 각도가 너무 큰 경우, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역과 지지 돌기부와의 접촉 면적이 크게 되어, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역이 지지 돌기부를 문질러 움직이기 어렵게 된다. 그 때문에, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역이 지지 돌기부를 문질러 움직여, 비틀림 코일 스프링의 타단 측의 단면이 당접면에 당접하는 때의 비틀림 각도가 크게 되기 때문에, 비틀림 코일 스프링이 그 비틀림 각도까지의 비틀림 범위에서 피로하기 쉽게 된다.
본 양태에서는, 지지 돌기부의, 당접면으로부터 먼 쪽의 단부와 당접면과의 이루는 회전축 주위의 각도가 315° 이하이기 때문에, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역이 지지 돌기부를 문질러 운동할 때의 비틀림 각도가 너무 크게 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 11 양태에 관계하는 풀리 구조체는, 제 8 내지 제 10 양태 중 어느 하나에서, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 외주면과 상기 다른 쪽의 회전체의 상기 지지 돌기부 이외의 부분과의 사이에 형성된 제 4 간극을 가지고, 또한 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 외주면과 상기 지지 돌기부가 접하고 있거나, 그렇지 않으면 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 외주면과 상기 지지 돌기부와의 사이에 형성된, 상기 제 4 간극보다 작은 제 3 간극을 가진다.
이 구성에 의하면, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역의 외주면과 다른 쪽의 회전체의 지지 돌기부 이외의 부분과의 사이에 간극(제 4 간극)이 있기 때문에, 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역을 확대 직경 변형시켜, 타단 측 영역의 내주면을 상기 다른 쪽의 회전체로부터 이간시키는 것이 가능하다.
본 발명의 제 12 양태에 관계하는 풀리 구조체는, 제 6 양태에서, 상기 비틀림 코일 스프링이 상기 규제 수단을 가진다.
본 발명의 제 13 양태에 관계하는 풀리 구조체는, 제 12 양태에서, 상기 규제 수단이, 직경 방향 외측을 향하여 돌출하여 있고, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 원주 방향 일부분의 외주면에 존재하는, 적어도 하나의 지지 돌기부이고,
두 개의 상기 회전체의 상대 회전에 의해 상기 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 상기 다른 쪽의 회전체의 외주면에 상기 적어도 하나의 지지 돌기부가 맞닿는 것으로, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 확대 직경 변형이 규제된다.
이 구성에 의하면, 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역에 마련된 지지 돌기부가 상기 다른 쪽의 회전체의 내주면에 당접하기 때문에, 타단 측 영역에 비틀림 응력이 집중하는 것을 억제하면서, 비틀림 코일 스프링의 타단 측 영역의 원주방향 일부분의 내주면을, 다른 쪽의 회전체로부터 이간시키는 것이 가능하다. 요컨대, 비틀림 코일 스프링의 유효 권수를 증가시키는 데, 지지 돌기부가 방해가 되지 않는다.
본 발명의 제 14 양태에 관계하는 풀리 구조체는, 제 6 내지 제 13 양태 중 어느 하나에서, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 중간 영역의 외주면과, 상기 제 1 회전체 또는 상기 제 2 회전체와의 사이에 형성된 제2 간극을 가진다. 이 구성에 의하면, 제 4 양태와 같은 모양의 효과를 얻을 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 풀리 구조체를 대형화하는 것 없이 코일 스프링의 내피로성을 향상시키는 것이 가능한 풀리 구조체를 제공하는 효과가 있다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시 형태의 풀리 구조체의 단면도이다.
도 2는, 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은, 도 1의 B-B선 단면도이다.
도 4는, 제1 실시 형태 및 제 5 실시 형태의 풀리 구조체의 비틀림 코일 스프링의 비틀림 각도와 비틀림 토크와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는, 본 발명의 제 2 실시 형태의 풀리 구조체의 단면도이다.
도 6은, 도 5의 C-C선 단면도이다.
도 7은, 도 5의 D-D선 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 제 3 실시 형태의 풀리 구조체의 단면도이다.
도 9는, 도 8의 E-E선 단면도이다.
도 10은, 도 8의 F-F선 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 제 4 실시 형태의 풀리 구조체의 단면도이다.
도 12는, 도 11의 G-G선 단면도이다.
도 13은, 도 11의 H-H선 단면도이다.
도 14는, 본 발명의 제 5 실시 형태의 풀리 구조체의 단면도이다.
도 15는, 본 발명의 제 6 실시 형태의 풀리 구조체의 단면도이다.
도 16은, 본 발명의 제 7 실시 형태의 풀리 구조체의 단면도이다.
<제 1 실시 형태>
이하, 본 발명의 제 1 실시 형태의 풀리 구조체(1)에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 풀리 구조체(1)는, 자동차의 보조기 구동시스템(도시 생략)에서, 교류발전기의 구동축에 설치된다. 보조기 구동 시스템은, 엔진의 크랭크 축에 연결된 구동 풀리와, 교류발전기 등의 보조기를 구동하는 종동(縱動) 풀리에 걸쳐 벨트가 걸린 구성이어서, 크랭크 축의 회전이 벨트를 통하여 종동 풀리에 전달되는 것으로, 교류발전기 등의 보조기가 구동된다. 크랭크 축은, 엔진 연소에 기인하여 회전 속도가 변동하고, 그것에 수반하여 벨트의 속도도 변동한다.
도 1 ~ 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 풀리 구조체(1)는, 벨트 B가 감겨 걸린 대략 통 형상의 제 1 회전체(2), 제 1 회전체의 내측에 회전축을 동일하게 배치된 대략 통 형상의 제 2 회전체(3), 제 1 회전체(2)와 제 2 회전체(3) 사이의 스프링 수용공간(8)에 수용되는 비틀림 코일 스프링(4), 제 1 회전체(2) 및 제 2 회전체(3)의 축 방향 일단에 배치된 엔드캡(endcap)(5)을 구비하고 있다. 이하의 설명에서, 도 1 중의 지면상 좌방향을 전방향, 우방향을 후방향으로 칭한다. 후술하는 제 2 실시 형태 ~ 제 7 실시 형태에서도 같은 것으로 한다.
제 2 회전체(3)는, 교류발전기의 구동축(도시 생략)에 바깥 끼움 고정되는 통본체(3a), 통본체(3a)의 전단부의 외측에 배치된 외통부(3b)를 가진다.
제 1 회전체(2)의 후단부의 내주면과, 제 2 회전체(3)의 통본체(3a)의 외주면 사이에는, 구름 축수(軸受)(6)가 끼워 마련되어 있다. 또, 제 1 회전체(2)의 전단부의 내주면과, 제 2 회전체(3)의 외통부(3b)의 외주면 사이에는, 미끄럼 축수(7)가 끼워 마련되어 있다. 이 두 개의 축수(6, 7)에 의해 제 1 회전체(2)와 제 2 회전체(3)는, 도 2 및 도 3의 화살표 방향으로 회전한다.
제 1 회전체(2)와 제 2 회전체(3)의 사이가 있어서, 구름 축수(6) 보다도 전방에는, 스프링 수용공간(8)이 형성되어 있다. 이 스프링 수용공간(8)에, 비틀림 코일 스프링(4)이 수용되어 있다. 스프링 수용공간(8)은, 제 1 회전체(2)의 내주면 및 제 2 회전체(3)의 외통부(3b)의 내주면과, 제 2 회전체(3)의 통본체(3a)의 외주면 사이에 형성된 공간이다.
스프링 수용공간(8) 내에서, 제 1 회전체(2)의 내경은 후방을 향하여 2 단계로 작게 되어 있다. 가장 작은 내경을 가지는 부분의 내주면을 압접면(2a)으로 하고, 2번째로 작은 내경을 가지는 부분의 내주면을 환상면(2b)으로 한다. 압접면(2a)의 직경은 제 2 회전체(3)의 외통부(3b)의 내경 보다도 작다. 환상면(2b)의 직경은 제 2 회전체(3)의 외통부(3b)의 내경과 같거나, 그보다도 크다.
또, 제 2 회전체(3)의 통본체(3a)는, 전단부에서, 스프링 수용공간(8) 내의 기타의 부분보다도 외경이 크게 되어 있다. 이 부분의 외주면을 접촉면(3c)으로 한다.
비틀림 코일 스프링(4)은 좌감기(축방향 선단을 향하여 반시계 회전)이고, 외력을 받지 않은 상태에서, 전장(全長)에 걸쳐 직경이 일정하다. 또, 비틀림 코일 스프링(4)은 후단 측 영역(일단 측 영역), 중간 영역, 및 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)을 가진다. 또, 외력을 받지 않은 상태에서의 비틀림 코일 스프링(4)의 외경은, 제 1 회전체(2)의 압접면(2a)의 내경보다도 크다. 비틀림 코일 스프링(4)은 후단측이 축소 직경된 상태에서, 스프링 수용공간(8)에 수용되어 있고, 비틀림 코일 스프링(4)의 후단 측 영역(일단 측 영역)의 외주면은, 비틀림 코일 스프링(4)의 확대 직경방향의 자기 탄성 복원력에 의해, 제 1 회전체(2)의 압접면(2a)에 눌리어 있다.
또, 풀리 구조체(1)가 정지하여 있고, 비틀림 코일 스프링(4)의 후단 측 영역(일단 측 영역)이 자기 탄성 복원력에 의해 외주면을 압접면(2a)에 눌린 상태에서, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)은, 약간 확대 직경된 상태에서 제 2 회전체(3)의 접촉면(3c)과 당접하여 있다. 요컨대, 풀리 구조체(1)가 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)의 내주면은, 제 2 회전체(3)의 접촉면(3c)에 눌리어 있다. 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)은, 비틀림 코일 스프링(4)의 전측 선단(타단)으로부터 반원주 이상(회전축 주위로 180° 이상)의 영역이다.
또, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)의 내주면이 접촉면(3c)에 접촉하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)의 외주면과 제 2 회전체(3)의 외통부(3b)의 내주면 사이에는, 간극(제 1 간극) L1이 형성되어 있다.
또, 제 1 회전체(2)의 환상면(2b)와 비틀림 코일 스프링(4)의 중간영역의 외주면의 사이에는 간극(제 2 간극) M1이 형성되어 있다. 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)의 내주면이 접촉면(3c)에 접촉하여 있는 상태에서, 상기 간극 M1은, 제 2 회전체(3)의 외통부(3b)의 내주면과 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)의 외주면의 사이에 형성된 간극 L1과 같거나, 그보다도 크다(L1≤M1).
또, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제 2 회전체(3)의 전단부에는, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단면(4a)과 원주방향으로 대향하는 당접면(3d)이 형성되어 있다. 당접면(3d)은 축방향으로부터 보아 원호상으로 형성되어 있다.
다음으로, 풀리 구조체(1)의 작동에 대해서 설명한다.
우선, 제 1 회전체(2)의 회전속도가 제 2 회전체(3)의 회전 속도보다 빠르게 된 경우, 즉, 제 1 회전체(2)가 가속하는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 제 1 회전체(2)는 제 2 회전체(3)에 대하여 회전 방향(도 2 및 도 3의 화살표 방향)과 같은 방향으로 상대 회전한다.
제 1 회전체(2)의 상대 회전에 수반하여, 비틀림 코일 스프링(4)의 후단 측 영역이, 제 1 회전체(2)의 압접면(2a)과 함께 제 2 회전체(3)에 대하여 상대 회전한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(4)은 확대 직경 방향으로 비틀린다.
비틀림 코일 스프링(4)의 후단 측 영역의 압접면(2a)에 대한 압접력은, 비틀림 코일 스프링(4)의 비틀림 각도가 크게 될수록 증대한다.
비틀림 코일 스프링(4)의 확대직경 방향의 비틀림 각도가 소정의 각도 θ1(예를 들면 5° 미만의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)의 접촉면(3c)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 제로의 경우에 비하여 약간 저하하지만, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)은 접촉면(3c)에 압접하여 있다.
비틀림 코일 스프링(4)의 확대직경 방향의 비틀림 각도가 θ1의 경우, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)의 접촉면(3c)에 대한 압접력은 거의 제로로 되고, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)이, 접촉면(3c)을 원주 방향으로 문질러 움직여, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단면(4a)이, 제 2 회전체(3)의 당접면(3d)을 원주방향으로 압압(押壓)한다. 전단면(4a)이 당접면(3d)을 압압하기 때문에, 두 개의 회전체(2, 3)의 사이에서 확실히 토크를 전달할 수 있다.
비틀림 코일 스프링(4)의 확대직경 방향의 비틀림 각도가 θ1을 초과하면, 비틀림 코일 스프링(4)의 확대직경 변형에 의해, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b) 중 적어도 원주방향 일부분의 내주면이 접촉면(3c)으로부터 떨어진다. 당접면(3d)이 원호상으로 형성되어 있는 것에 의해, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단면(4a)이 당접면(3d)을 원주방향으로 압압하면, 전단면(4a)은 당접면(3d)을 따라 직경방향 외측으로 이동하기 때문에, 전단측 영역(4b)의 내주면이 접촉면(3c)으로부터 떨어지기 쉽다.
이와 같이, 비틀림 코일 스프링(4)의 확대직경 방향의 비틀림 각도가 θ1 이상(각도 θ2 미만)의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(4)은, 그의 전단면(4a)만으로 제 2 회전체(3)에 고정되기 때문에, 비틀림 각도가 θ1 미만의 경우에 비하여, 비틀림 코일 스프링(4)의 유효 권수가 증가한다. 코일 스프링의 유효 권수라는 것은, 스프링 전장으로부터 스프링을 고정하고 있는 부분을 제외한 범위의 감은 수이고, 스프링 정수(비틀림 토크/비틀림 각도)와 반비례한다. 여기에서, 도 4는 비틀림 코일 스프링(4)의 비틀림 각도와 비틀림 토크와의 관계를 나타내는 그래프이다. 확대 직경 방향의 비틀림 각도가 각도 θ1 이상의 경우에는, 유효 권수가 증가하는 것으로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 스프링 정수(도 4에 나타낸 직선의 기울기)가 저하한다.
또, 비틀림 코일 스프링(4)의 확대직경 방향의 비틀림 각도가 소정의 각도 θ2(예를 들어, 45°로 되면, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)의 외주면이 제2 회전체(3)의 외통부(3b)의 내주면에 당접한다. 그와 거의 동시, 또는 그보다도 비틀림 각도가 크게 되었을 때에, 비틀림 코일 스프링(4)의 중간 영역의 외주면이 제 1 회전체(2)의 환상면(2b)에 당접하거나, 혹은, 비틀림 각도가 한계 각도에 달하는 것으로, 비틀림 코일 스프링(4)의 그 이상의 확대 직경 변형이 규제되어, 제 1 회전체(2)와 제2 회전체(3)가 일체적으로 회전한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(4)의 확대직경 변형에 의한 파손을 방지할 수 있다. 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 상기 간극 L1, M1의 크기는, 비틀림 코일 스프링(4)의 스프링 정수, 비틀림 각도의 한계 각도 등을 포함한 특성을 고려하여 설정된다. 더구나, 도 4는 비틀림 각도가 각도 θ2인 때에 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)과 중간 영역의 외주면이 거의 동시에, 제2 회전체(3)의 외통부(3b)의 내주면과 제 1 회전체(2)의 환상면(2b)에 각각 당접한 경우의 그래프이다.
다음으로, 제 1 회전체(2)의 회전속도가 제 2 회전체(3)의 회전 속도보다 느리게 된 경우, 즉, 제 1 회전체(2)가 감속하는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 제 1 회전체(2)는 제 2 회전체(3)에 대하여 회전 방향(도 2 및 도 3의 화살표 방향)과 역방향으로 상대 회전한다.
제 1 회전체(2)의 상대 회전에 수반하여, 비틀림 코일 스프링(4)의 후단 측 영역이, 제 1 회전체(2)의 압접면(2a)과 함께 제 2 회전체(3)에 대하여 상대 회전하기 때문에, 비틀림 코일 스프링(4)은 축소 직경 방향으로 비틀린다.
비틀림 코일 스프링(4)의 축소직경 방향의 비틀림 각도가 소정의 각도 θ3(예를 들면 10° 미만의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(4)의 후단 측 영역의 압접면(2a)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 제로의 경우에 비하여 약간 저하하지만, 비틀림 코일 스프링(4)의 후단 측 영역은 압접면(2a)에 압접하여 있다. 또, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역의 접촉면(3c)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 제로의 경우에 비하여 약간 증대한다.
비틀림 코일 스프링(4)의 축소직경 방향의 비틀림 각도가 각도 θ3 이상인 경우에는, 비틀림 코일 스프링(4)의 후단 측 영역의 압접면(2a)에 대한 압접력은 거의 제로로 되고, 비틀림 코일 스프링(4)의 후단 측 영역은 압접면(2a)을 원주 방향으로 문질러 움직인다. 따라서, 두 개의 회전체(2, 3)의 사이에서 토크는 전달되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 풀리 구조체(1)는 두 개의 회전체(2, 3)가 상대회전 한 경우에, 비틀림 코일 스프링(4)이 비틀리기 때문에 회전 변동을 흡수할 수 있다. 비틀림 코일 스프링(4)은 소정의 비틀림 각도 θ2까지 확대 직경 변형할 수 있기 때문에, 광범위의 비틀림 각도에 걸쳐 회전 변동을 흡수할 수 있다.
풀리 구조체(1)가 정지하여 있는 상태에서는, 비틀림 코일 스프링(4)은 후단측 영역의 외주면이 확대 직경 방형의 자기 탄성 복원력에 의해 제 1 회전체(2)에 눌리고, 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)의 내주면이 제 2 회전체(3)에 접촉하여 있는 것으로, 두 개의 회전체(2, 3)에 고정되어 있다.
두 개의 회전체(2, 3)가 상대 회전하여, 비틀림 코일 스프링(4)이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우, 비틀림 코일 스프링(4)의 확대 직경 변형에 의해, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)의 내주면이 제 2 회전체(3)로부터 떨어지기 때문에, 풀리 구조체(1)의 정지 시에 비하여, 비틀림 코일 스프링(4)의 유효 권수가 증가한다. 따라서, 본 실시 형태의 풀리 구조체(1)는 두 개의 회전체(2, 3)가 상대 회전했을 때에, 비틀림 코일 스프링(4)의 유효 권수를 증가시켜 스프링 정수를 저하시키는 것이 가능하기 때문에, 상대 회전 시도 코일 스프링의 양 단부의 내주면 또는 외주면이 회전체에 고정되는 종래의 풀리 구조체에 비하여, 코일 스프링의 감은 수를 증가시키는 것 없이(풀리 구조체를 대형화하는 것 없이), 비틀림 코일 스프링(4)의 내피로성을 향상시키는 것이 가능하다.
또, 본 실시 형태에서는, 제 2 회전체(3)가, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단면(4a)과 대향하는 당접면(3d)을 가지고 있기 때문에, 비틀림 코일 스프링(4)이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단면(4a)를 제 2 회전체(3)의 당접면(3d)에 당접시키는 것으로, 비틀림 코일 스프링(4)을 제 2 회전체(3)에 고정할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단면(4a)이 당접면(3d)에 맞은 시점에서, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)의 외주면이, 제 2 회전체(3)의 외통체(3b)의 내주면에 접하지 않기 때문에, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)을 당접면(3d)만에 고정하는 것이 가능, 비틀림 코일 스프링(4)의 유효 권수를 크게 할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 풀리 구조체(1)는 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)의 외주면과 제 2 회전체(3)의 외통부(3b)의 내주면과의 사이에 간극 L1이 있기 때문에, 비틀림 코일 스프링(4)이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)을 용이하게 확대 직경 변형시켜, 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)의 내주면을 접촉면(3c)으로부터 이간시키는 것이 가능하다.
또, 본 실시 형태에서는, 풀리 구조체(1)는 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(4)의 중간 영역의 외주면과 제 1 회전체(2)의 환상면(2b)과의 사이에 간극 M1이 있기 때문에, 비틀림 코일 스프링(4)이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 비틀림 코일 스프링(4)을 용이하게 확대 직경 변형시키는 것이 가능하다.
또, L1≤M1인 것에 의해, 비틀림 코일 스프링의 확대 직경 방향의 비틀림 각도가 크게 되어, 비틀림 코일 스프링의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b)의 외주면이 제 2 회전체(3)의 외통부(3b)의 내주면과에 당접한 경우에는, 그것과 거의 동시, 또는, 그것보다도 더욱 비틀림 각도가 크게 되었을 때에, 비틀림 코일 스프링(4)의 중간 영역의 외주면이 제 1 회전체(2)의 환상면(2b)에 당접한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(4)의 그 이상의 확대 직경 변형을 규제 가능하여, 비틀림 코일 스프링(4)의 파손을 방지할 수 있다. 또, 비틀림 코일 스프링(4)의 외주면이 회전체(2, 3)에 당접하는 것으로, 비틀림 코일 스프링(4)의 유효 권수가 단계적으로 변화하기 때문에, 3 개 이상의 스프링 정수를 가지는 풀리 구조체로 하는 것도 가능하다.
<제 2 실시 형태>
다음으로, 본 발명의 제 2 실시 형태의 풀리 구조체(101)에 대하여 설명한다. 여전히, 상술한 제 1 실시 형태와 같은 모양의 구성을 가지는 것에 대해서는, 같은 부호를 이용하여 마땅하고 알맞게 그의 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 풀리 구조체(101)는 제 1 실시 형태와 같은 모양으로, 보조기 구동 시스템의 교류발전기의 구동축에 설치된다. 도 5 ~ 도 7에 나타낸 바와 같이, 풀리 구조체(101)는, 벨트 B가 감겨 걸린 거의 통 형상의 제 1 회전체(102)와, 제 1 회전체(102)의 내측에 회전축을 동일하게 배치되는 거의 통형상의 제 2 회전체(103)와, 비틀림 코일 스프링(4)과, 엔드캡(5)을 구비하고 있다.
제 1 회전체(102)와, 벨트 B가 감겨 걸린 통본체(102a)와, 통본체(102a)의 내측에 배치되어, 통본체(102a)보다도 축방향 길이가 짧은 내통부(102b)를 가진다. 제 2 회전체(103)는, 교류발전기의 구동축(도시 생략)에 바깥 끼움 고정되는 통본체(103a)와, 통본체(103a)의 전단부의 외측에 배치된 외통부(103b)를 가진다. 제 1 회전체(102)와 제 2 회전체(103)는, 제 1 실시 형태와 같은 모양으로, 두 개의 축수(6, 7)에 의해 상대 회전 가능하게 연결되어 있다.
제 1 회전체(102)와 제 2 회전체(103)의 사이가 있어서, 구름 축수(6)보다도 전방에는, 비틀림 코일 스프링(104)이 수용되는 스프링 수용공간(108)이 형성되어 있다. 스프링 수용공간(108)은, 제 1 회전체(102)의 통본체(102a)의 내주면 및 제 2 회전체(103)의 외통부(103b)의 내주면과, 제 1 회전체(102)의 내통부(102b)의 외주면 및 제 2 회전체(103)의 통본체(103a)의 외주면의 사이에 형성된 공간이다.
제 1 회전체(102)의 내통부(102b)의 내경은, 제 2 회전체(103)의 통본체(103a)의 스프링 수용공간(108) 내의 부분의 외경보다도 크다. 이하, 제 1 회전체(102)의 내통부(102b)의 외주면을 접촉면(102c)이라 한다.
스프링 수용공간(108) 내에서, 제 1 회전체(102)의 통본체(102a)의 내경은, 후방을 향하여 2 단계로 작게 되어 있다. 가장 작은 내경을 가지는 부분의 내주면을 환상면(102d)으로 하고, 2번째로 작은 내경을 가지는 부분의 내주면을 환상면(102e)으로 한다.
제 2 회전체(103)의 외통부(103b)의 내경은, 제 1 회전체(102)의 통본체(102a)의 환상면(102d)의 직경보다도 작다. 이하, 제 2 회전체(103)의 외통부(103b)의 내주면을, 압접면(103c)이라 한다.
제 1 실시 형태와 마찬가지로, 비틀림 코일 스프링(104)은 좌감기이고, 외력을 받지 않은 상태에서, 전장(全長)에 걸쳐 직경이 일정하다. 또, 비틀림 코일 스프링(104)은, 전단 측 영역(일단 측 영역), 중간 영역, 및 후단 측 영역(타단 측 영역)(104b)을 가진다. 또, 외력을 받지 않은 상태에서의 비틀림 코일 스프링(104)의 외경은, 제 2 회전체(103)의 압접면(103c)의 내경보다도 크다. 비틀림 코일 스프링(104)은 전단측 영역이 축소 직경된 상태에서, 스프링 수용공간(108)에 수용되어 있고, 비틀림 코일 스프링(104)의 전단 측 영역(일단 측 영역)의 외주면은, 비틀림 코일 스프링(104)의 확대 직경 방향의 자기 탄성 복원력에 의해, 제 2 회전체(103)의 압접면(103c)에 눌리어 있다.
또, 풀리 구조체(101)이 정지하여 있고, 비틀림 코일 스프링(104)의 전단 측 영역(일단 측 영역)이 자기 탄성 복원력에 의해 외주면을 압접면(103c)에 눌린 상태에서, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(104b)은, 약간 확대 직경된 상태에서 제 1 회전체(102)의 접촉면(102c)과 당접하여 있다. 요컨대, 풀리 구조체(101)가 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(104b)의 내주면은, 제 1 회전체(102)의 접촉면(102c)에 눌리어 있다. 후단 측 영역(타단 측 영역)(104b)은, 비틀림 코일 스프링(104)의 후측 선단(타단)으로부터 반원주 이상(회전축 주위로 180° 이상)의 영역이다.
또, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(104b)의 내주면이 접촉면(102c)에 접촉하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(104b)의 외주면과 제 1 회전체(102)의 통본체(102a)의 내주면(환상면(102d))의 사이에는, 간극 L2가 형성되어 있다.
또, 제 1 회전체(102)의 환상면(102e)과 비틀림 코일 스프링(104)의 중간영역의 외주면과의 사이에는, 간극 M2가 형성되어 있다. 비틀림 코일 스프링(104)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(104b)의 내주면이 접촉면(102c)에 접촉하여 있는 상태에서, 상기 간극 M2는, 상기 간극 L2보다도 크다(L2<M2).
또, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제 1 회전체(102)의 스프링 수용공간(108)의 후단부의 위치에는, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단면(104a)과 원주방향으로 대향하는 원호상의 당접면(102f)이 형성되어 있다.
다음으로, 풀리 구조체(101)의 동작에 대하여 설명한다.
우선, 제 1 회전체(102)의 회전속도가 제 2 회전체(103)의 회전 속도보다 빠르게 된 경우에 관하여 설명한다. 이 경우, 제 1 회전체(102)는 제 2 회전체(103)에 대하여 회전 방향(도 6 및 도 7의 화살표 방향)과 같은 방향으로 상대 회전한다.
제 1 회전체(102)의 상대 회전에 수반하여, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단 측 영역(타단측 영역)(104b)이, 제 1 회전체(102)의 접촉면(102c)과 함께 제 2 회전체(103)에 대하여 상대 회전한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(104)은 확대 직경 방향으로 비틀린다.
비틀림 코일 스프링(104)의 전단 측 영역의 압접면(103c)에 대한 압접력은, 비틀림 코일 스프링(104)의 비틀림 각도가 크게 될수록 증대한다.
비틀림 코일 스프링(104)의 확대직경 방향의 비틀림 각도가 소정의 각도 θ11(제 1 실시 형태에서 θ1에 상당) 미만의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(104b)의 접촉면(102c)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 제로의 경우에 비하여 약간 저하하지만, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(104b)은 접촉면(102c)에 압접하여 있다.
비틀림 코일 스프링(104)의 확대직경 방향의 비틀림 각도가 θ11 이상(θ12 미만)의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(104b)는, 압접력이 거의 제로인 상태로 접촉면(102c)에 접촉하거나, 혹은, 후단 측 영역(타단 측 영역)(104b) 중 적어도 원주 방향 일부분의 내주면이 접촉면(102c)로부터 이간하고, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단면(104a)은, 제 1 회전체(102)의 당접면(102f)에 의해 원주 방향으로 압압(押壓)된다. 따라서, 비틀림 코일 스프링(104)은, 그의 후단면(104a)만으로 제 1 회전체(102)에 고정되기 때문에, 비틀림 각도가 각도 θ11 미만의 경우에 비하여, 비틀림 코일 스프링(104)의 유효 권수가 증가하고, 스프링 정수가 저하한다.
또, 비틀림 코일 스프링(104)의 확대직경 방향의 비틀림 각도가 소정의 각도 θ12(제 1 실시 형태에서 θ2에 상당)로 되면, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(104b)의 외주면이, 제 1 회전체(102)의 통본체(102a)의 환상면(102d)에 당접한다. 그와 거의 동시, 또는, 그보다도 더욱 비틀림 각도가 크게 되었을 때에, 비틀림 코일 스프링(104)의 중간 영역의 외주면이, 제 1 회전체(102)의 통본체(102a)의 환상면(102e)에 당접하거나, 혹은, 비틀림 각도가 한계 각도에 달하는 것으로, 비틀림 코일 스프링(104)의 그 이상의 확대 직경 변형이 규제되어, 제 1 회전체(102)와 제2 회전체(103)가 일체적으로 회전한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(104)의 확대직경 변형에 의한 파손을 방지할 수 있다. 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서 상기 간극 L2, M2의 크기는, 비틀림 코일 스프링(104)의 스프링 정수, 비틀림 각도의 한계 각도 등을 포함한 특성을 고려하여 설정된다.
다음으로, 제 1 회전체(102)의 회전속도가 제 2 회전체(103)의 회전 속도보다 느리게 된 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 제 1 회전체(102)는, 제 2 회전체(103)에 대하여 회전 방향(도 6 및 도 7의 화살표 방향)과 역방향으로 상대 회전한다.
제 1 회전체(102)의 상대 회전에 수반하여, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단 측 영역(타단측 영역)(104b)이, 제 1 회전체(102)의 접촉면(102c)과 함께 제 2 회전체(103)에 대하여 상대 회전하기 때문에, 비틀림 코일 스프링(104)은 축소 직경 방향으로 비틀린다.
비틀림 코일 스프링(104)의 축소직경 방향의 비틀림 각도가 소정의 각도 θ13(제 1 실시 형태에서 θ3에 상당) 미만의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(104)의 전단 측 영역의 압접면(103c)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 제로의 경우에 비하여 약간 저하하지만, 비틀림 코일 스프링(104)의 전단 측 영역은 압접면(103c)에 압접하여 있다. 또, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단 측 영역(타단측 영역)(104b)의 접촉면(102c)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 제로의 경우에 비하여 약간 증대한다.
비틀림 코일 스프링(104)의 축소직경 방향의 비틀림 각도가 각도 θ13 이상인 경우에는, 비틀림 코일 스프링(104)의 전단 측 영역의 압접면(103c)에 대한 압접력은 거의 제로로 되고, 비틀림 코일 스프링(104)의 전단 측 영역은 압접면(103c)을 원주 방향으로 문질러 움직인다. 따라서, 두 개의 회전체(102, 103)의 사이에서 토크는 전달되지 않는다.
본 실시 형태의 풀리 구조체(101)는, 제 1 실시 형태의 풀리 구조체(1)와 마찬가지로, 두 개의 회전체(102, 103)가 상대회전 한 경우에, 비틀림 코일 스프링(104)이 비틀리는 것에 의해 회전 변동을 흡수할 수 있다. 또, 제 1 회전체(102)가 제 2 회전체(103)보다도 회전 속도가 빠르게 된 경우에, 비틀림 코일 스프링(104)의 유효 권수를 증가시켜 스프링 정수를 저하시키는 것이 가능하기 때문에, 상대 회전 시에도 코일 스프링의 양단부의 내주면 또는 외주면이 회전체에 고정되는 종래의 풀리 구조체에 비하여, 코일 스프링의 감기 수를 증가시키는 것 없이(풀리 구조체를 대형화하는 것 없이), 비틀림 코일 스프링(104)의 내피로성을 향상시키는 것이 가능하다. 또 간극 L2, M2를 마련한 것에 의해, 제 1 실시 형태에서 서술한 효과와 같은 모양의 효과를 얻는 것이 가능하다.
<제 3 실시 형태>
다음으로, 본 발명의 제 3 실시 형태의 풀리 구조체(201)에 대하여 설명한다. 여전히, 상술한 제 1 실시 형태와 같은 모양의 구성을 가지는 것에 대해서는, 같은 부호를 이용하여 마땅하고 알맞게 그의 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 풀리 구조체(201)는, 제 1 실시 형태와 같은 모양으로, 보조기 구동 시스템의 교류발전기의 구동축에 설치된다. 도 8 ~ 도 10에 나타낸 바와 같이, 풀리 구조체(201)는, 벨트 B가 감겨 걸린 거의 통 형상의 제 1 회전체(202)와, 제 1 회전체(202)의 내측에 회전축을 동일하게 배치되는 거의 통형상의 제 2 회전체(203)와, 비틀림 코일 스프링(204)과, 엔드캡(5)을 구비하고 있다.
제 1 회전체(202)와, 벨트 B가 감겨 걸린 통본체(202a)와, 통본체(202a)의 전단부의 내측에 배치된 내통부(202b)를 가진다. 제 2 회전체(203)는, 교류발전기의 구동축(도시 생략)에 바깥 끼움 고정되는 통본체(203a)와, 통본체(203a)의 외측에 배치되어, 통본체(203a)보다도 축방향 길이가 짧은 외통부(203b)를 가진다.
제 1 회전체(202)의 통본체(202a)의 후단부의 내주면과, 제 2 회전체(203)의 통본체(203a)의 외주면과의 사이에는, 구름 축수(206)가 끼워져 마련되어 있고, 제 1 회전체(202)의 내통부(202b)의 내주면과, 제 2 회전체(203)의 통본체(203a)의 외주면과의 사이에는, 미끄럼 축수(207)가 끼워져 마련되어 있다. 이 두 개의 축수(206, 207)에 의해, 제 1 회전체(202)와 제 2 회전체(203)는 상대 회전 가능하게 연결되어 있다.
제 1 회전체(202)와 제 2 회전체(203)의 사이가 있어서, 구름 축수(206)보다도 전방에는, 비틀림 코일 스프링(204)이 수용되는 스프링 수용공간(208)이 형성되어 있다. 스프링 수용공간(208)은, 제 1 회전체(202)의 통본체(202a)의 내주면 및 제 2 회전체(203)의 외통부(203b)의 내주면과, 제 1 회전체(202)의 내통부(202b)의 외주면 및 제 2 회전체(203)의 통본체(203a)의 외주면의 사이에 형성된 공간이다.
제 1 회전체(202)의 내통부(202b)의 외경은, 제 2 회전체(203)의 통본체(203a)의 스프링 수용공간(208) 내의 부분의 외경보다도 크다. 이하, 제 1 회전체(202)의 내통부(202b)의 외주면을 접촉면(202c)이라 한다.
제 2 회전체(203)의 외통부(203b)의 내경은, 제 1 회전체(102)의 통본체(202a)의 스프링 수용공간(208) 내의 부분의 내경보다도 작다. 이하, 제 2 회전체(203)의 외통부(203b)의 내주면을, 압접면(203c)이라 한다.
비틀림 코일 스프링(204)은 좌감기(축방향 선단을 향하여 시계회전)이고, 외력을 받지 않은 상태에서, 전장(全長)에 걸쳐 직경이 일정하다. 또, 비틀림 코일 스프링(204)은, 후단 측 영역(일단 측 영역), 중간 영역, 및 전단 측 영역(타단 측 영역)(204b)을 가진다. 또, 외력을 받지 않은 상태에서의 비틀림 코일 스프링(204)의 외경은, 제 2 회전체(203)의 압접면(203c)의 내경보다도 크다. 비틀림 코일 스프링(204)은 후단측 영역이 축소 직경된 상태에서, 스프링 수용공간(208)에 수용되어 있고, 비틀림 코일 스프링(204)의 후단 측 영역(일단 측 영역)의 외주면은, 비틀림 코일 스프링(204)의 확대 직경 방향의 자기 탄성 복원력에 의해, 제 2 회전체(203)의 압접면(203c)에 눌리어 있다.
또, 풀리 구조체(201)가 정지하여 있고, 비틀림 코일 스프링(204)의 후단 측 영역(일단 측 영역)이 자기 탄성 복원력에 의해 외주면을 압접면(203c)에 눌린 상태에서, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(204b)은, 약간 확대 직경된 상태에서 제 1 회전체(202)의 접촉면(202c)과 당접하여 있다. 요컨대, 풀리 구조체(201)가 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(204b)의 내주면은, 제 1 회전체(202)의 접촉면(202c)에 눌리어 있다. 전단 측 영역(타단 측 영역)(204b)은, 비틀림 코일 스프링(204)의 전측 선단(타단)으로부터 반원주 이상(회전축 주위로 180° 이상)의 영역이다.
또, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(204b)의 내주면이 접촉면(202c)에 접촉하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(204b)의 외주면과, 제 1 회전체(202)의 통본체(202a)의 내주면과의 사이에는, 간극 L3가 형성되어 있다.
또, 비틀림 코일 스프링(204)의 중간영역의 외주면과 제 1 회전체(202)의 통본체(202a)의 내주면과의 사이에는, 간극 M3가 형성되어 있다. 간극 M3는 간극 L3와 거의 같은 크기이다.
또, 도 9에 나타낸 바와 같이, 제 1 회전체(202)의 전단부에는, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단면(204a)과 원주방향으로 대향하는 원호상의 당접면(202d)이 형성되어 있다.
다음으로, 풀리 구조체(201)의 동작에 대하여 설명한다.
우선, 제 1 회전체(202)의 회전속도가 제 2 회전체(203)의 회전 속도보다 빠르게 된 경우에 관하여 설명한다. 이 경우, 제 1 회전체(202)는 제 2 회전체(203)에 대하여 회전 방향(도 9 및 도 10의 화살표 방향)과 같은 방향으로 상대 회전한다.
제 1 회전체(202)의 상대 회전에 수반하여, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단 측 영역(타단측 영역)(204b)이, 제 1 회전체(202)의 접촉면(202c)과 함께 제 2 회전체(203)에 대하여 상대 회전한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(204)은 확대 직경 방향으로 비틀린다.
비틀림 코일 스프링(204)의 후단 측 영역의 압접면(203c)에 대한 압접력은, 비틀림 코일 스프링(204)의 비틀림 각도가 크게 될수록 증대한다.
비틀림 코일 스프링(204)의 확대직경 방향의 비틀림 각도가 소정의 각도 θ21(제 1 실시 형태에서 θ1에 상당) 미만의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(204b)의 접촉면(202c)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 제로의 경우에 비하여 약간 저하하지만, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(204b)은 접촉면(202c)에 압접하여 있다.
비틀림 코일 스프링(204)의 확대직경 방향의 비틀림 각도가 θ21 이상(θ22 미만)의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(204b)은, 압접력이 거의 제로인 상태로 접촉면(202c)에 접촉하거나, 혹은, 전단 측 영역(타단 측 영역)(204b) 중 적어도 원주 방향 일부분의 내주면이 접촉면(202c)로부터 이간하고, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단면(204a)은, 제 1 회전체(202)의 당접면(102d)에 의해 원주 방향으로 압압(押?)된다. 따라서, 비틀림 코일 스프링(204)은, 그의 전단면(204a)만으로 제 1 회전체(202)에 고정되기 때문에, 비틀림 각도가 각도 θ21 미만의 경우에 비하여, 비틀림 코일 스프링(204)의 유효 권수가 증가하고, 스프링 정수가 저하한다.
또, 비틀림 코일 스프링(204)의 확대직경 방향의 비틀림 각도가 소정의 각도 θ22(제 1 실시 형태에서 θ2에 상당)로 되면, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(204b)이, 제 1 회전체(202)의 통본체(202a)의 내주면에 눌린다. 그와 거의 동시, 또는, 그보다도 더욱 비틀림 각도가 크게 되었을 때에, 비틀림 코일 스프링(204)의 중간 영역의 외주면이, 제 1 회전체(202)의 통본체(202a)의 내주면에 눌리거나, 혹은, 비틀림 각도가 한계 각도에 달하는 것으로, 비틀림 코일 스프링(204)의 그 이상의 확대 직경 변형이 규제되어, 제 1 회전체(202)와 제2 회전체(203)가 일체적으로 회전한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(204)의 확대직경 변형에 의한 파손을 방지할 수 있다. 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서 상기 간극 L3, M3의 크기는, 비틀림 코일 스프링(204)의 스프링 정수, 비틀림 각도의 한계 각도 등의 특성을 고려하여 설정된다.
다음으로, 제 1 회전체(202)의 회전속도가 제 2 회전체(203)의 회전 속도보다 느리게 된 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 제 1 회전체(202)는, 제 2 회전체(203)에 대하여 회전 방향(도 9 및 도 10의 화살표 방향)과 역방향으로 상대 회전한다.
제 1 회전체(202)의 상대 회전에 수반하여, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단 측 영역(타단측 영역)(204b)이, 제 1 회전체(202)의 접촉면(202c)과 함께 제 2 회전체(203)에 대하여 상대 회전하기 때문에, 비틀림 코일 스프링(204)은 축소 직경 방향으로 비틀린다.
비틀림 코일 스프링(204)의 축소직경 방향의 비틀림 각도가 소정의 각도 θ23(제 1 실시 형태에서 θ3에 상당) 미만의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(204)의 후단 측 영역의 압접면(203c)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 제로의 경우에 비하여 약간 저하하지만, 비틀림 코일 스프링(204)의 후단 측 영역은 압접면(203c)에 압접하여 있다. 또, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단 측 영역(타단측 영역)(204b)의 접촉면(202c)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 제로의 경우에 비하여 약간 증대한다.
비틀림 코일 스프링(204)의 축소직경 방향의 비틀림 각도가 각도 θ23 이상인 경우에는, 비틀림 코일 스프링(204)의 후단 측 영역의 압접면(203c)에 대한 압접력은 거의 제로로 되고, 비틀림 코일 스프링(204)의 후단 측 영역은 압접면(203c)을 원주 방향으로 문질러 움직인다. 따라서, 두 개의 회전체(202, 203)의 사이에서 토크는 전달되지 않는다.
본 실시 형태의 풀리 구조체(201)은, 제 1 실시 형태의 풀리 구조체(1)와 마찬가지로, 두 개의 회전체(202, 203)가 상대회전 한 경우에, 비틀림 코일 스프링(204)이 비틀리는 것에 의해 회전 변동을 흡수할 수 있다. 또, 제 1 회전체(202)가 제 2 회전체(203)보다도 회전 속도가 빠르게 된 경우에, 비틀림 코일 스프링(204)의 유효 권수를 증가시켜 스프링 정수를 저하시키는 것이 가능하기 때문에, 상대 회전 시에도 코일 스프링의 양단부의 내주면 또는 외주면이 회전체에 고정되는 종래의 풀리 구조체에 비하여, 코일 스프링의 감기 수를 증가시키는 것 없이(풀리 구조체를 대형화하는 것 없이), 비틀림 코일 스프링(204)의 내피로성을 향상시키는 것이 가능하다. 또 간극 L3, M3를 마련한 것에 의해, 제 1 실시 형태에서 서술한 효과와 같은 모양의 효과를 얻는 것이 가능하다.
<제 4 실시 형태>
다음으로, 본 발명의 제 4 실시 형태의 풀리 구조체(301)에 대하여 설명한다. 여전히, 상술한 제 1 실시 형태 또는 제 3 실시 형태와 같은 모양의 구성을 가지는 것에 대해서는, 같은 부호를 이용하여 마땅하고 알맞게 그의 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 풀리 구조체(301)는, 제 1 실시 형태와 같은 모양으로, 보조기 구동 시스템의 교류발전기의 구동축에 설치된다. 도 11 ~ 도 13에 나타낸 바와 같이, 풀리 구조체(301)는, 벨트 B가 감겨 걸린 거의 통 형상의 제 1 회전체(302)와, 제 1 회전체(302)의 내측에 회전축을 동일하게 배치되는 거의 통형상의 제 2 회전체(303)와, 비틀림 코일 스프링(304)과, 엔드캡(5)을 구비하고 있다.
제 2 회전체(303)의 축공은, 교류발전기의 구동축(도시 생략)에 고정 가능하게 형성되어 있다. 제 1 회전체(302)는, 벨트 B가 감겨 걸린 통본체(302a)와, 통본체(302a)의 전단부의 내측에 배치된 내통부(302b)를 가진다. 제 1 회전체(302)와 제 2 회전체(303)는, 제 3 실시 형태와 마찬가지로, 두 개의 축수(206, 207)에 의해, 상대 회전 가능하게 연결되어 있다.
제 1 회전체(302)와 제 2 회전체(303)의 사이가 있어서, 구름 축수(206)보다도 전방에는, 비틀림 코일 스프링(304)이 수용되는 스프링 수용공간(308)이 형성되어 있다. 스프링 수용공간(308)은, 제 1 회전체(302)의 통본체(302a)의 내주면과, 제 1 회전체(302)의 내통부(302b)의 외주면 및 제 2 회전체(303)의 외주면과의 사이에 형성된 공간이다.
제 1 회전체(302)의 통본체(302a)는, 전단부에서, 스프링 수용공간(308) 내의 그 외의 부분보다도 내경이 작게 되어 있다. 이 부분의 내주면을 압접면(302c)이라 한다. 또, 제 2 회전체(303)는, 스프링 수용공간(308)의 후단부의 위치에서, 스프링 수용공간(308) 내의 그 외의 부분보다도 외경이 크게 되어 있다. 이 부분의 외주면을 접촉면(303a)이라 한다. 접촉면(303a)의 직경은, 제 1 회전체(302)의 내통부(302b)의 외경보다도 크다.
제 3 실시 형태와 마찬가지로, 비틀림 코일 스프링(304)은 좌감기이고, 외력을 받지 않은 상태에서, 전장(全長)에 걸쳐 직경이 일정하다. 또, 비틀림 코일 스프링(304)은, 전단 측 영역(일단 측 영역), 중간 영역, 및 후단 측 영역(타단 측 영역)(304b)을 가진다. 또, 외력을 받지 않은 상태에서의 비틀림 코일 스프링(304)의 외경은, 제 1 회전체(302)의 압접면(302c)의 내경보다도 크다. 비틀림 코일 스프링(304)은 전단측 영역이 축소 직경된 상태에서, 스프링 수용공간(308)에 수용되어 있고, 비틀림 코일 스프링(304)의 전단 측 영역(일단 측 영역)의 외주면은, 비틀림 코일 스프링(304)의 확대 직경 방향의 자기 탄성 복원력에 의해, 제 1 회전체(302)의 압접면(302c)에 눌리어 있다.
또, 풀리 구조체(301)이 정지하여 있고, 비틀림 코일 스프링(304)의 전단 측 영역(일단 측 영역)이 자기 탄성 복원력에 의해 외주면을 압접면(302c)에 눌린 상태에서, 비틀림 코일 스프링(304)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(304b)은, 약간 확대 직경된 상태에서 제 2 회전체(303)의 접촉면(303a)과 당접하여 있다. 요컨데, 비틀림 코일 스프링(304)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(304b)의 내주면은, 제 2 회전체(303)의 접촉면(303a)에 눌리어 있다. 후단 측 영역(타단 측 영역)(304b)은, 비틀림 코일 스프링(304)의 후측 선단(타단)으로부터 반원주 이상(회전축 주위로 180° 이상)의 영역이다.
또, 비틀림 코일 스프링(304)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(304b)의 내주면이 접촉면(303a)에 접촉하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(304)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(304b)의 외주면과 제 1 회전체(302)의 통본체(302a)의 내주면과의 사이에는, 간극 L4가 형성되어 있다.
또, 비틀림 코일 스프링(304)의 중간영역의 외주면과 제 1 회전체(302)의 통본체(302a)의 내주면과의 사이에는, 간극 M4가 형성되어 있다. 간극 M4는 간극 L4와 거의 같은 크기이다.
또, 도 13에 나타낸 바와 같이, 제 2 회전체(303)의 스프링 수용 공간(308)의 후단부의 위치에는, 비틀림 코일 스프링(304)의 후단면(304a)과 원주방향으로 대향하는 원호상의 당접면(303b)가 형성되어 있다.
다음으로, 풀리 구조체(301)의 동작에 대하여 설명한다.
우선, 제 1 회전체(302)의 회전속도가 제 2 회전체(303)의 회전 속도보다 빠르게 된 경우에 관하여 설명한다. 이 경우, 제 1 회전체(302)는, 제 2 회전체(303)에 대하여 회전 방향(도 12 및 도 13의 화살표 방향)과 같은 방향으로 상대 회전한다.
제 1 회전체(302)의 상대 회전에 수반하여, 비틀림 코일 스프링(304)의 전단 측 영역이, 제 1 회전체(302)의 압접면(302c)과 함께 제 2 회전체(303)에 대하여 상대 회전한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(304)은 확대 직경 방향으로 비틀린다.
비틀림 코일 스프링(304)의 전단 측 영역의 압접면(302c)에 대한 압접력은, 비틀림 코일 스프링(304)의 비틀림 각도가 크게 될수록 증대한다.
비틀림 코일 스프링(304)의 확대직경 방향의 비틀림 각도가 소정의 각도 θ31(제 1 실시 형태에서 θ1에 상당) 미만의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(304)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(304b)의 접촉면(303a)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 제로의 경우에 비하여 약간 저하하지만, 비틀림 코일 스프링(304)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(304b)은 접촉면(303a)에 압접하여 있다.
비틀림 코일 스프링(304)의 확대직경 방향의 비틀림 각도가 θ31 이상(θ32 미만)의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(304)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(304b)는, 압접력이 거의 제로인 상태로 접촉면(303a)에 접촉하거나, 혹은, 후단 측 영역(타단 측 영역)(304b) 중 적어도 원주 방향 일부분의 내주면이 접촉면(303a)으로부터 이간하고, 비틀림 코일 스프링(304)의 후단면(304a)은, 제 2 회전체(303)의 당접면(303b)을 원주 방향으로 압압(押壓)한다. 따라서, 비틀림 코일 스프링(304)은, 그의 후단면(304a)만으로 제 2 회전체(303)에 고정되기 때문에, 비틀림 각도가 소정의 각도 θ31 미만의 경우에 비하여, 비틀림 코일 스프링(304)의 유효 권수가 증가하고, 스프링 정수가 저하한다.
또, 비틀림 코일 스프링(304)의 확대직경 방향의 비틀림 각도가 소정의 각도 θ32(제 1 실시 형태에서 θ2에 상당)로 되면, 비틀림 코일 스프링(304)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(304b)가, 제 1 회전체(302)의 내주면에 눌린다. 그와 거의 동시, 또는, 그보다도 더욱 비틀림 각도가 크게 되었을 때에, 비틀림 코일 스프링(304)의 중간 영역의 외주면이, 제 1 회전체(302)의 내주면에 눌리거나, 혹은, 비틀림 각도가 한계 각도에 달하는 것으로, 비틀림 코일 스프링(304)의 확대 직경 변형이 규제되어, 제 1 회전체(302)와 제2 회전체(303)이 일체적으로 회전한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(304)의 확대직경 변형에 의한 파손을 방지할 수 있다. 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서 상기 간극 L4, M4의 크기는, 비틀림 코일 스프링(304)의 스프링 정수, 비틀림 각도의 한계 각도 등의 특성을 고려하여 설정된다.
다음으로, 제 1 회전체(302)의 회전속도가 제 2 회전체(303)의 회전 속도보다 느리게 된 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 제 1 회전체(302)는, 제 2 회전체(303)에 대하여 회전 방향(도 12 및 도 13의 화살표 방향)과 역방향으로 상대 회전한다.
제 1 회전체(302)의 상대 회전에 수반하여, 비틀림 코일 스프링(304)의 전단 측 영역이, 제 1 회전체(302)의 압접면(302c)과 함께 제 2 회전체(303)에 대하여 상대 회전하기 때문에, 비틀림 코일 스프링(304)은 축소 직경 방향으로 비틀린다.
비틀림 코일 스프링(304)의 축소직경 방향의 비틀림 각도가 소정의 각도 θ33(제 1 실시 형태에서 θ3에 상당) 미만의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(304)의 전단 측 영역의 압접면(302c)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 제로의 경우에 비하여 약간 저하하지만, 비틀림 코일 스프링(304)의 전단 측 영역은 압접면(302c)에 압접하여 있다. 또, 비틀림 코일 스프링(304)의 후단 측 영역(타단측 영역)(304b)의 접촉면(303a)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 제로의 경우에 비하여 약간 증대한다.
비틀림 코일 스프링(304)의 축소직경 방향의 비틀림 각도가 각도 θ33 이상인 경우에는, 비틀림 코일 스프링(304)의 전단 측 영역의 압접면(302c)에 대한 압접력은 거의 제로로 되고, 비틀림 코일 스프링(304)의 전단 측 영역은 압접면(302c)을 원주 방향으로 문질러 움직인다. 따라서, 두 개의 회전체(302, 303)의 사이에서 토크는 전달되지 않는다.
본 실시 형태의 풀리 구조체(301)는, 제 1 실시 형태의 풀리 구조체(1)와 마찬가지로, 두 개의 회전체(302, 303)가 상대회전 한 경우에, 비틀림 코일 스프링(304)이 비틀리는 것에 의해 회전 변동을 흡수할 수 있다. 또, 제 1 회전체(302)가 제 2 회전체(303)보다도 회전 속도가 빠르게 된 경우에, 비틀림 코일 스프링(304)의 유효 권수를 증가시켜 스프링 정수를 저하시키는 것이 가능하기 때문에, 상대 회전 시에도 코일 스프링의 양단부의 내주면 또는 외주면이 회전체에 고정되는 종래의 풀리 구조체에 비하여, 코일 스프링의 감기 수를 증가시키는 것 없이(풀리 구조체를 대형화하는 것 없이), 비틀림 코일 스프링(304)의 내피로성을 향상시키는 것이 가능하다. 또 간극 L4, M4를 마련한 것에 의해, 제 1 실시 형태에서 서술한 효과와 같은 모양의 효과를 얻는 것이 가능하다.
<제 5 실시 형태>
다음으로, 본 발명의 제 5 실시 형태의 풀리 구조체(401)에 대하여 설명한다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 풀리 구조체(401)는 제 2 회전체(403)의 구성이 제 1 실시 형태의 제 2 회전체(2)와 다르게 되어 있고, 그 외의 구성은 제 1 실시 형태와 같은 모양이다. 여전히, 제 1 실시 형태와 같은 모양의 구성을 가지는 것에 대해서는, 같은 부호를 이용하여 마땅하고 알맞게 그의 설명을 생략한다.
제 2 회전체(403)는, 제 1 실시 형태의 통본체(3a)와 같은 모양으로 구성된 통본체(403a)와, 외통부(403b)를 가진다. 또, 제 2 회전체(403)는, 통본체(403a)와 외통부(403b)의 연결부분에, 제 1 실시 형태의 당접면(3d)과 같은 모양의 구성의 당접면(403d)을 가진다. 본 실시 형태의 외통부(403b)는, 내주면의 형상이, 제 1 실시 형태의 외통부(3b)와 다르게 되어 있고, 그 외의 구성은 제 1 실시 형태의 외통부(3b)와 같은 모양이다.
외통부(403b)의 내주면에는, 직경 방향 내측을 향하여 돌출하는 지지 돌기부(403e)가 마련되어 있다. 지지 돌기부(403e)는, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단측 영역(타단측 영역)(4b)의 외주면과 대향하여 있다. 지지 돌기부(403e)는, 당접면(403d)으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치를 포함하는 영역에 배치되어 있다. 여전히, 도 14에서는, 당접면(403d)로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치가, 지지 돌기부(403e)의 거의 원주방향 중앙부로 되어 있지만, 원주방향 중앙부가 아니어도 좋다.
지지 돌기부(403e)는, 당접면(403d)으로부터 원주방향으로 떨어져 있다. 지지 돌기부(403e)의 당접면(403d)으로부터 먼 쪽의 단부와, 당접면(403d)과의 회전축 주위로 이루는 각도 α1은, 315° 이하가 바람직하다. 여전히 도 14에서는 각도 α1은, 약 110°이고, 지지 돌기부(403e)의 각도(지지 돌기부(403e)의 당접면(403d)으로부터 먼 쪽의 단부와 당접면(403d)에 가까운 쪽의 단부가, 회전축 주위로 이루는 각도) β1은 약 35°로 되어 있다.
제 1 실시 형태와 마찬가지로, 풀리 구조체(401)이 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단측 영역(타단 측 영역)(4b)의 내주면은, 제 2 회전체(403)의 접촉면(403c)(통본체(403a)의 전단부의 외주면)에 눌리어 있다. 비틀림 코일 스프링(4)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(4b) 중, 전단면(4a)으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치 부근을 제 2 영역(4b2)이라 하고, 제 2 영역(4b2)보다도 전단면(4a) 측의 부분을 제 1 영역(4b1)이라 하고, 나머지 부분을 제 3 영역(4b3)이라 한다. 제 2 영역(4b2)은, 지지 돌기부(403e)와 대향하여 있다.
풀리 구조체(401)가 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(4)의 제 2 영역(4b2)의 외주면과 지지 돌기부(403e)와의 사이에는, 간극(제 3 간극) P1이 형성되어 있다. 또, 비틀림 코일 스프링(4)의 제 1 영역(4b1) 및 제 3 영역(4b3)의 외주면과, 외통부(403b)의 내주면과의 사이에는, 각각 간극(제 4 간극) Q1이 형성되어 있다. 간극 P1은 간극 Q1보다도 작다.
다음에, 풀리 구조체(401)의 동작에 관하여 설명한다.
우선, 제 1 회전체(2)의 회전 속도가 제 2 회전체(403)의 회전 속도보다 빠르게 된 경우, 즉, 제 1 회전체(2)가 가속하는 경우에 관하여 설명한다. 이 경우, 제 1 회전체(2)는, 제 2 회전체(403)에 대하여 회전 방향(도 14의 화살표 방향)과 같은 방향으로 상대 회전한다.
제 1 회전체(2)의 상대 회전에 수반하여, 비틀림 코일 스프링(4)의 후단측 영역이, 제 1 회전체(2)의 압접면(2a)과 함께 제 2 회전체(403)에 대하여 상대 회전한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(4)은, 확대 직경 방향으로 비틀린다.
제 1 실시 형태와 마찬가지로, 비틀림 코일 스프링(4)의 후단측 영역의 압접면(2a)에 대한 압접력은, 비틀림 코일 스프링(4)의 비틀림 각도가 크게 될수록 증대한다.
비틀림 코일 스프링(4)의 전단면(4a)으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치 부근(제 2 영역(4b2))은, 가장 비틀림 응력을 받기 쉽기 때문에, 비틀림 각도가 크게 되면, 비틀림 코일 스프링(4)의 제 2 영역(4b2)이 접촉면(403c)으로부터 떨어진다. 이때, 제 1 영역(4b1)과 제 3 영역(4b3)은 접촉면(403c)에 압접하여 있다. 제 2 영역(4b2)이 접촉면(403c)으로부터 떨어짐과 거의 동시, 또는, 그것보다도 비틀림 각도가 크게 되었을 때에, 제 2 영역(4b2)의 외주면은, 지지 돌기부(403e)에 당접한다.
제 2 영역(4b2)의 외주면이 지지 돌기부(403e)에 당접하는 것에 의해, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단측 영역(타단측 영역)(4b)의 확대 직경 변형이 규제(억제)되기 때문에, 비틀림 응력이 전단측 영역(타단측 영역)(4b) 이외의 권부(卷部)에 분산된다. 특히, 비틀림 코일 스프링(4)의 후측의 권부에 걸리는 비틀림 응력이 증가한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(4)의 각 권부에 걸리는 비틀림 응력의 차가 저감 가능하여, 비틀림 코일 스프링(4) 전체에서 왜곡 에너지를 흡수할 수 있기 때문에, 국부적인 피로 파괴를 방지할 수 있다.
또, 제 3 영역(4b3)의 접촉면(403c)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 크게 될수록 저하하고, 제 2 영역(4b2)이 지지 돌기부(403e)에 당접함과 동시, 또는, 그것보다도 비틀림 각도가 크게 되었을 때에, 제 3 영역(4b3)의 접촉면(403c)에 대한 압접력은 거의 제로로 된다. 이때의 비틀림 각도를 Φ1(예를 들면 3°)이라 한다.
비틀림 각도가 각도 Φ1을 초과하면, 제 3 영역(4b3)의 확대 직경 변형에 의해 제 3 영역(4b3) 중 적어도 원주방향 일부분의 내주면은 접촉면(403c)으로부터 떨어져 가지만, 제 3 영역(4b3)과 제 2 영역(4b2)의 경계 부근, 즉, 지지 돌기부(403e)의 당접면(403d)으로부터 먼 쪽의 단부 부근에서, 비틀림 코일 스프링(4)이 만곡(굴곡)하는 것은 없이, 전단측 영역(타단측 영역)(4b)은 원호 형상으로 유지된다. 요컨대, 전단측 영역(타단측 영역)(4b)은, 지지 돌기부(403e)를 문질러 운동하기 쉬운 형상으로 유지되고 있다. 그 때문에, 비틀림 각도가 크게 되어 전단측 영역(타단측 영역)(4b)에 걸리는 비틀림 응력이 증가하면, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단측 영역(타단측 영역)(4b)은, 제 2 영역(4b2)의 지지 돌기부(403e)에 대한 압접력, 및, 제 1 영역(4b1)의 접촉면(403c)에 대한 압접력에 대항하여, 원주 방향으로 이동(지지 돌기부(403e)와 접촉면(403c)을 문질러 운동)하고, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단면(4a)이, 제 2 회전체(403)의 당접면(403d)을 압압한다. 전단면(4a)이 당접면(403d)을 압압하는 것에 의해, 두 개의 회전체(2, 403)의 사이에서 확실히 토크를 전달할 수 있다.
이와 같이, 비틀림 코일 스프링(4)의 확대 직경 방향의 비틀림 각도가 각도 Φ1 이상(각도 Φ2 미만)의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단측 영역(타단측 영역)(4b)는, 제 3 영역(4b3)이 접촉면(403c)으로부터 이간하고(또한 외통부(403b)의 내주면에 접촉하여 있지 않고), 제 2 영역(4b2)이 지지 돌기부(403e)에 압접되어 있기 때문에, 비틀림 각도가 Φ1 미만의 경우에 비하여, 비틀림 코일 스프링(4)의 유효 권수가 증가한다. 따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 비틀림 각도가 Φ1을 초과하면, 스프링 정수(도 4에 나타낸 직선의 기울기)가 저하한다. 여전히, 제 1 실시 형태에서는, 비틀림 각도가 θ1 ~ θ2 일 때, 전단측 영역(4b)은 전단면(4a)만으로 제 2 회전체(3)에 고정되어 있기 때문에, 비틀림 각도가 Φ1 ~ Φ2 인 때의 본 실시 형태의 그래프의 경사는, 비틀림 각도가 θ1 ~ θ2 일 때의 제 1 실시 형태의 그래프의 경사보다도 크다(유효권수가 작다).
또, 비틀림 각도가 소정의 각도 Φ2(예를 들면 45°가 되면, 비틀림 코일 스프링(4)의 중간 영역의 외주면이 제 1 회전체(2)의 환상면(2b)에 당접하든가, 혹은, 비틀림 각도가 한계 각도에 달하는 것으로, 비틀림 코일 스프링(4)의 그 이상의 확대 직경 변형이 규제되어, 제 1 회전체(2)와 제 2 회전체(403)가 일체적으로 회전한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링의 확대 직경 변형에 의한 파손을 방지할 수 있다. 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에 있는 간극 P1, M1의 크기는, 비틀림 코일 스프링(4)의 스프링 정수, 비틀림 각도의 한계 각도 등을 포함한 특성을 고려하여 설정된다.
제 1 회전체(2)의 회전 속도가 제2 회전체(403)의 회전 속도보다 느리게 된 경우의 동작은, 제 1 실시 형태와 마찬가지이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 풀리 구조체(401)는, 제 1 실시 형태의 풀리 구조체(1)와 마찬가지로, 두 개의 회전체(2, 403)가 상대 회전한 경우에, 비틀림 코일 스프링(4)이 비틀리는 것에 의해 회전 변동을 흡수할 수 있다.
풀리 구조체(401)가 정지하여 있는 상태에서는, 비틀림 코일 스프링(4)은, 후단측 영역의 외주면이 확대 직경 방향의 자기 탄성 복원력에 의해 제 1 회전체(2)에 눌리고, 전단측 영역(타단측 영역)(4b)의 내주면이 제 2 회전체(403)에 접촉하여 있는 것으로, 두 개의 회전체(2, 403)에 고정되어 있다.
두 개의 회전체(2, 403)가 상대 회전하여, 비틀림 코일 스프링(4)이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우, 전단측 영역(타단측 영역)(4b)의 확대 직경 변형에 의해, 전단측 영역(타단측 영역)(4b) 중의 제 3 영역(4b3)의 내주면이 제 2 회전체(403)로부터 떨어지기 때문에, 풀리 구조체(401)의 정지 시에 비하여, 비틀림 코일 스프링(4)의 유효 권수가 증가한다. 따라서, 본 실시 형태의 풀리 구조체(401)는, 두 개의 회전체(2, 403)가 상대 회전했을 때에, 비틀림 코일 스프링(4)의 유효 권수를 증가시켜 스프링 정수를 저하시키는 것이 가능하기 때문에, 상대 회전 시도 코일 스프링의 양단부의 내주면 또는 외주면이 회전체에 고정되는 종래의 풀리 구조체에 비하여, 코일 스프링의 감기 수를 증가시키는 것 없이(풀리 구조체를 대형화하는 것 없이), 비틀림 코일 스프링(4)의 내피로성을 향상시키는 것이 가능하다.
지지 돌기부(403e)를 마련하지 않은 경우, 비틀림 코일 스프링(4)이 확대 직경 방향으로 비틀리면, 각 권부에 걸리는 비틀림 응력은 일정하지 않고, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단의 권부에 비틀림 응력이 집중하여, 이 권부의 확대 직경 변형이 가장 크게 되지만, 본 실시 형태에서는, 지지 돌기부(403e)에 의해, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단측 영역(타단측 영역)(4b)의 확대 직경 변형을 규제할 수 있기 때문에, 전단측 영역(타단측 영역)(4b)에 비틀림 응력이 집중하는 것을 억제 가능하여, 비틀림 코일 스프링(4)의 각 권부에 걸리는 비틀림 응력의 차를 작게 할 수 있다. 그 결과, 비틀림 코일 스프링(4)의 피로 파괴를 방지할 수 있다.
또, 비틀림 코일 스프링(4)이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 지지 돌기부(403e)는, 비틀림 코일 스프링(4)의 제 2 영역(4b2)의 외주면에 당접하기 때문에, 비틀림 코일 스프링(4)의 제 3 영역(4b3)의 내주면을, 제 2 회전체(403)의 접촉면(403c)으로부터 이간시키는 것이 가능하다. 요컨대, 비틀림 코일 스프링(4)의 유효 권수를 증가시키는데에, 지지 돌기부(403e)가 방해가 되지 않는다.
지지 돌기부(403e)를 마련하지 않은 경우, 비틀림 코일 스프링(4)이 확대 직경 방향으로 비틀리면, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단면(4a)으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치 부근에 비틀림 응력이 가장 집중하지만, 본 실시 형태에서는, 지지 돌기부(403e)가, 당접면(403d)으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치를 포함하도록 배치되어 있기 때문에, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단면(4a)으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치 부근(제 2 영역(4b2))에 비틀림 응력이 집중하는 것을 방지할 수 있다.
지지 돌기부(403e)의, 당접면(403d)으로부터 먼 쪽의 단부와 당접면(403d)과의 이루는 각도 α1이 너무 큰 경우, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단측 영역(타단측 영역)(4b)과 지지 돌기부(403e)와의 접촉 면적이 크게 되어, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단측 영역(타단측 영역)(4b)이 지지 돌기부(403e)를 문질러 운동하기 어렵게 된다. 그 때문에, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단측 영역(타단측 영역)(4b)이 지지 돌기부(403e)를 문질러 운동하여, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단면(4a)이 제 2 회전체(403)의 당접면(403d)에 당접할 때의 비틀림 각도가 크게 되기 때문에, 비틀림 코일 스프링(4)이 그의 비틀림 각도까지의 범위에서 피로하기 쉽게 된다.
본 실시 형태에서는, 각도 α1을 315° 이하로 하는 것에 의해, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단측 영역(4b)이 지지 돌기부(403e)를 문질러 운동할 때의 비틀림 각도가 너무 크게 되는 것을 방지할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 제 2 회전체(403)가, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단면(4a)과 대향하는 당접면(403d)을 가지기 때문에, 비틀림 코일 스프링(4)가 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 비틀림 코일 스프링(4)의 전단면(4a)을 제 2 회전체(403)의 당접면(403d)에 당접시키는 것으로, 비틀림 코일 스프링(4)을 제 2 회전체(403)에 고정할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 풀리 구조체(401)가 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(4)의 제 3 영역(4b3)의 외주면과, 제 2 회전체(403)의 외통부(403b)의 내주면과의 사이에, 간극 Q1이 있기 때문에, 비틀림 코일 스프링(4)이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 비틀림 코일 스프링(4)의 제 3 영역(4b3)을 확대 직경 변형시켜 제 2 회전체(403)의 접촉면(403c)으로부터 이간시키는 것이 가능하다.
또, 본 실시 형태에서는, 풀리 구조체(401)가 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(4)의 중간 영역의 외주면과, 제 1 회전체(2)의 환상면(2b)과의 사이에 간극 M1이 있기 때문에, 비틀림 코일 스프링(4)이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 비틀림 코일 스프링(4)을 용이하게 확대 직경 변형시키는 것이 가능하다.
<제 6 실시 형태>
다음으로, 본 발명의 제 6 실시 형태의 풀리 구조체(501)에 대하여 설명한다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 풀리 구조체(501)는 제 1 회전체(502)의 구성이 제 2 실시 형태의 제 1 회전체(102)와 다르게 되어 있고, 그 외의 구성은 제 2 실시 형태와 같은 모양이다. 여전히, 제 2 실시 형태와 같은 모양의 구성을 가지는 것에 대해서는, 같은 부호를 이용하여 마땅하고 알맞게 그의 설명을 생략한다.
제 1 회전체(502)는, 통본체(502a)와, 제 2 실시 형태의 내통부(102b)와 같은 모양으로 구성된 내통부(502b)를 가진다. 또, 제 1 회전체(502)는, 통본체(502a)와 내통부(502b)와의 연결부분에, 제 2 실시 형태의 당접면(102f)과 같은 모양의 구성의 당접면(502f)을 가진다. 본 실시 형태의 통본체(502a)는, 내주면 중, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단측 영역(타단측 영역)(104b)과 대향하는 부분의 형상이, 제 2 실시 형태의 통본체(102a)와 다르게 되어 있고, 그 외의 구성은 제 2 실시 형태의 통본체(102a)와 같은 모양이다.
통본체(502a)의 내주면 중, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단측 영역(타단측 영역)(104b)과 대향하는 부분에는, 직경 방향 내측을 향하여 돌출하는 지지 돌기부(502g)가 마련되어 있다. 지지 돌기부(502g)는, 당접면(502f)으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치를 포함하는 영역에 배치되어 있다. 여전히, 도 15에서는, 당접면(502f)으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치가, 지지 돌기부(502g)의 거의 원주방향 중앙부로 되어 있지만, 원주방향 중앙부가 아니어도 좋다.
지지 돌기부(502g)는, 당접면(502f)으로부터 원주방향으로 떨어져 있다. 지지 돌기부(502g)의 당접면(502f)으로부터 먼 쪽의 단부와, 당접면(502f)과의 회전축 주위로 이루는 각도 α2는, 315° 이하가 바람직하다. 여전히 도 15에서는 각도 α2는, 약 110°이고, 지지 돌기부(502g)의 각도(지지 돌기부(502g)의 당접면(502f)으로부터 먼 쪽의 단부와 당접면(502f)에 가까운 쪽의 단부가, 회전축 주위로 이루는 각도) β2는 약 35°로 되어 있다.
제 2 실시 형태와 마찬가지로, 풀리 구조체(501)가 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단측 영역(타단 측 영역)(104b)의 내주면은, 제 1 회전체(502)의 접촉면(502c)(내통부(502b)의 외주면)에 눌리어 있다. 비틀림 코일 스프링(104)의 후단 측 영역(타단 측 영역)(104b) 중, 후단면(104a)으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치 부근을 제 2 영역(104b2)이라 하고, 제 2 영역(104b2)보다도 후단면(104a) 측의 부분을 제 1 영역(104b1)이라 하고, 나머지 부분을 제 3 영역(104b3)이라 한다. 제 2 영역(104b2)은, 지지 돌기부(502g)와 대향하여 있다.
풀리 구조체(501)가 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(104)의 제 2 영역(104b2)의 외주면과 지지 돌기부(502g)와의 사이에는, 간극(제 3 간극) P2가 형성되어 있다. 또, 비틀림 코일 스프링(104)의 제 1 영역(104b1) 및 제 3 영역(104b3)의 외주면과, 통본체(502a)의 내주면과의 사이에는, 각각 간극(제 4 간극) Q2가 형성되어 있다. 간극 P2는 간극 Q2보다도 작다.
다음에, 풀리 구조체(501)의 동작에 관하여 설명한다.
우선, 제 1 회전체(502)의 회전 속도가 제 2 회전체(103)의 회전 속도보다 빠르게 된 경우에 관하여 설명한다. 이 경우, 제 1 회전체(502)는, 제 2 회전체(103)에 대하여 회전 방향(도 15의 화살표 방향)과 같은 방향으로 상대 회전한다.
제 1 회전체(502)의 상대 회전에 수반하여, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단측 영역(타단측영역)(104b)이, 제 1 회전체(502)의 접촉면(502c)과 함께 제 2 회전체(103)에 대하여 상대 회전한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(104)은, 확대 직경 방향으로 비틀린다.
제 2 실시 형태와 마찬가지로, 비틀림 코일 스프링(104)의 전단측 영역의 압접면(103c)에 대한 압접력은, 비틀림 코일 스프링(104)의 비틀림 각도가 크게 될 수 증대한다.
비틀림 코일 스프링(104)의 후단면(104a)으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치 부근(제 2 영역(104b2))은, 가장 비틀림 응력을 받기 쉽기 때문에, 비틀림 각도가 크게 되면, 비틀림 코일 스프링(104)의 제 2 영역(104b2)이 접촉면(502c)으로부터 떨어진다. 이때, 제 1 영역(104b1)과 제 3 영역(104b3)은 접촉면(502c)에 압접하여 있다. 제 2 영역(104b2)이 접촉면(502c)으로부터 떨어짐과 거의 동시, 또는, 그것보다도 비틀림 각도가 크게 되었을 때에, 제 2 영역(104b2)의 외주면은, 지지 돌기부(502g)에 당접한다.
제 2 영역(104b2)의 외주면이 지지 돌기부(502g)에 당접하는 것에 의해, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단측 영역(타단측 영역)(104b)의 확대 직경 변형이 규제(억제)되기 때문에, 비틀림 응력이 후단측 영역(타단측 영역)(104b) 이외의 권부(卷部)에 분산된다. 특히, 비틀림 코일 스프링(104)의 후측의 권부에 걸리는 비틀림 응력이 증가한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(104)의 각 권부에 걸리는 비틀림 응력의 차를 저감 가능하여, 비틀림 코일 스프링(104) 전체에서 왜곡 에너지를 흡수할 수 있기 때문에, 국부적인 피로 파괴를 방지할 수 있다.
또, 제 3 영역(104b3)의 접촉면(502c)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 크게 될수록 저하하고, 제 2 영역(104b2)이 지지 돌기부(502g)에 당접함과 거의 동시, 또는, 그것보다도 비틀림 각도가 크게 되었을 때에, 제 3 영역(104b3)의 접촉면(502c)에 대한 압접력은 거의 제로로 된다. 이때의 비틀림 각도를 Φ11(제 5 실시 형태에서 Φ1에 상당)이라 한다.
비틀림 각도가 각도 Φ11을 초과하면, 제 3 영역(104b3)의 확대 직경 변형에 의해 제 3 영역(104b3) 중 적어도 원주방향 일부분의 내주면은 접촉면(502c)으로부터 이간하여, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단측 영역(타단측 영역)(104b)은, 제 2 영역(104b2)의 지지 돌기부(502g)에 대한 압접력, 및, 제 1 영역(104b1)의 접촉면(502c)에 대한 압접력에 대항하여, 원주 방향으로 이동(지지 돌기부(502g)와 접촉면(502c)을 문질러 운동)하고, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단면(104a)은, 제 1 회전체(502)의 당접면(502f)에 의해 압압된다.
이와 같이, 비틀림 코일 스프링(104)의 확대 직경 방향의 비틀림 각도가 각도 Φ11 이상(각도 Φ12 미만)의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단측 영역(타단측 영역)(104b)는, 제 3 영역(104b3)이 접촉면(502c)으로부터 이간하고(또한 통본체(502a)의 내주면에 접촉하여 있지 않고), 제 2 영역(104b2)이 지지 돌기부(502g)에 압접되어 있기 때문에, 비틀림 각도가 Φ11 미만의 경우에 비하여, 비틀림 코일 스프링(104)의 유효 권수가 증가한다.
또, 비틀림 각도가 소정의 각도 Φ12(제 5 실시 형태에서 Φ2에 상당)가 되면, 비틀림 코일 스프링(104)의 중간 영역의 외주면이 제 1 회전체(502)의 통본체(502a)의 내주면에 당접하든가, 혹은, 비틀림 각도가 한계 각도에 달하는 것으로, 비틀림 코일 스프링(104)의 그 이상의 확대 직경 변형이 규제되어, 제 1 회전체(502)와 제 2 회전체(103)가 일체적으로 회전한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링의 확대 직경 변형에 의한 파손을 방지할 수 있다. 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에 있는 간극 P2, M2의 크기는, 비틀림 코일 스프링(104)의 스프링 정수, 비틀림 각도의 한계 각도 등을 포함한 특성을 고려하여 설정된다.
제 1 회전체(502)의 회전 속도가 제2 회전체(103)의 회전 속도보다 느리게 된 경우의 동작은, 제 2 실시 형태와 마찬가지이다.
본 실시 형태의 풀리 구조체(501)는, 제 5 실시 형태의 풀리 구조체(401)와 마찬가지로, 두 개의 회전체(502, 103)가 상대 회전한 경우에, 비틀림 코일 스프링(104)이 비틀리는 것에 의해 회전 변동을 흡수할 수 있다. 또, 제 1 회전체(502)가 제2 회전체(103)의 회전 속도보다 빠르게 된 경우에, 비틀림 코일 스프링(104)의 유효 권수를 증가시켜 스프링 정수를 저하시키는 것이 가능하기 때문에, 상대 회전 시도 코일 스프링의 양단부의 내주면 또는 외주면이 회전체에 고정되는 종래의 풀리 구조체에 비하여, 코일 스프링의 감기 수를 증가시키는 것 없이(풀리 구조체를 대형화하는 것 없이), 비틀림 코일 스프링(104)의 내피로성을 향상시키는 것이 가능하다. 또, 지지 돌기부(502g)를 마련한 것에 의해, 비틀림 코일 스프링(104)의 후단측 영역(타단측 영역)(104b)(특히 제 2 영역(104b2))에 비틀림 응력이 집중하는 것을 억제 가능하여, 비틀림 코일 스프링(104)의 피로 파괴를 방지할 수 있다. 그 외, 제 5 실시 형태에서 서술한 효과와 같은 모양의 효과를 얻는 것이 가능하다.
<제 7 실시 형태>
다음으로, 본 발명의 제 7 실시 형태의 풀리 구조체(601)에 대하여 설명한다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 풀리 구조체(601)는, 제 1 회전체(602)의 통본체(602a)의 구성이 제 3 실시 형태의 제 1 회전체(202)의 통본체(202a)와 다르게 되어 있고, 그 외의 구성은 제 3 실시 형태와 같은 모양이다. 여전히, 제 3 실시 형태와 같은 모양의 구성을 가지는 것에 대해서는, 같은 부호를 이용하여 마땅하고 알맞게 그의 설명을 생략한다.
제 1 회전체(602)는, 통본체(602a)와, 제 3 실시 형태의 내통부(202b)와 같은 모양으로 구성된 내통부(602b)를 가진다. 또, 제 1 회전체(602)는, 통본체(602a)와 내통부(602b)와의 연결부분에, 제 3 실시 형태의 당접면(202d)과 같은 모양의 구성의 당접면(602d)을 가진다. 본 실시 형태의 통본체(602a)는, 내주면 중, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단측 영역(타단측 영역)(204b)과 대향하는 부분의 형상이, 제 3 실시 형태의 통본체(202a)와 다르게 되어 있고, 그 외의 구성은 제 3 실시 형태의 통본체(202a)와 같은 모양이다.
통본체(602a)의 내주면 중, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단측 영역(타단측 영역)(204b)과 대향하는 부분에는, 직경 방향 내측을 향하여 돌출하는 지지 돌기부(602e)가 마련되어 있다. 지지 돌기부(602e)는, 당접면(602d)으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치를 포함하는 영역에 배치되어 있다. 여전히, 도 16에서는, 당접면(602d)으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치가, 지지 돌기부(602e)의 거의 원주방향 중앙부로 되어 있지만, 원주방향 중앙부가 아니어도 좋다.
지지 돌기부(602e)는, 당접면(602d)으로부터 원주방향으로 떨어져 있다. 지지 돌기부(602e)의 당접면(602d)으로부터 먼 쪽의 단부와, 당접면(602d)과의 회전축 주위로 이루는 각도 α3은, 315° 이하가 바람직하다. 여전히, 도 16에서는 각도 α3은, 약 110°이고, 지지 돌기부(602e)의 각도(지지 돌기부(602e)의 당접면(602d)으로부터 먼 쪽의 단부와 당접면(602d)에 가까운 쪽의 단부가, 회전축 주위로 이루는 각도) β3은 약 35°로 되어 있다.
제 3 실시 형태와 마찬가지로, 풀리 구조체(601)가 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단측 영역(타단 측 영역)(204b)의 내주면은, 제 1 회전체(602)의 접촉면(602c)(내통부(602b)의 외주면)에 눌리어 있다. 비틀림 코일 스프링(204)의 전단 측 영역(타단 측 영역)(204b) 중, 전단면(204a)으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치 부근을 제 2 영역(204b2)이라 하고, 제 2 영역(204b2)보다도 전단면(204a) 측의 부분을 제 1 영역(204b1)이라 하고, 나머지 부분을 제 3 영역(204b3)이라 한다. 제 2 영역(204b2)은, 지지 돌기부(602e)에 대향하여 있다.
풀리 구조체(601)가 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링(204)의 제 2 영역(204b2)의 외주면과 지지 돌기부(602e)와의 사이에는, 간극(제 3 간극) P3가 형성되어 있다. 또, 비틀림 코일 스프링(204)의 제 1 영역(204b1) 및 제 3 영역(204b3)의 외주면과, 통본체(602a)의 내주면과의 사이에는, 각각 간극(제 4 간극) Q3가 형성되어 있다. 간극 P3는 간극 Q3보다도 작다.
다음에, 풀리 구조체(601)의 동작에 관하여 설명한다.
우선, 제 1 회전체(602)의 회전 속도가 제 2 회전체(203)의 회전 속도보다 빠르게 된 경우에 관하여 설명한다. 이 경우, 제 1 회전체(602)는, 제 2 회전체(203)에 대하여 회전 방향(도 16의 화살표 방향)과 같은 방향으로 상대 회전한다.
제 1 회전체(602)의 상대 회전에 수반하여, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단측 영역(타단측 영역)(204b)이, 제 1 회전체(602)의 접촉면(602c)과 함께 제 2 회전체(203)에 대하여 상대 회전한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(204)은, 확대 직경 방향으로 비틀린다.
제 3 실시 형태와 마찬가지로, 비틀림 코일 스프링(204)의 후단측 영역의 압접면(203c)에 대한 압접력은, 비틀림 코일 스프링(204)의 비틀림 각도가 크게 될수록 증대한다.
비틀림 코일 스프링(204)의 전단면(104a)으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치 부근(제 2 영역(204b2))은, 가장 비틀림 응력을 받기 쉽기 때문에, 비틀림 각도가 크게 되면, 비틀림 코일 스프링(204)의 제 2 영역(204b2)이 접촉면(602c)으로부터 떨어진다. 이때, 제 1 영역(204b1)과 제 3 영역(204b3)은 접촉면(602c)에 압접하여 있다. 제 2 영역(204b2)이 접촉면(602c)으로부터 떨어짐과 거의 동시, 또는, 그것보다도 비틀림 각도가 크게 되었을 때에, 제 2 영역(204b2)의 외주면은, 지지 돌기부(602e)에 당접한다.
제 2 영역(204b2)이 지지 돌기부(602e)에 당접하는 것에 의해, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단측 영역(타단측 영역)(204b)의 확대 직경 변형이 규제(억제)되기 때문에, 비틀림 응력이 전단측 영역(타단측 영역)(204b) 이외의 권부(卷部)에 분산된다. 특히, 비틀림 코일 스프링(204)의 후측의 권부에 걸리는 비틀림 응력이 증가한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링(204)의 각 권부에 걸리는 비틀림 응력의 차를 저감 가능하여, 비틀림 코일 스프링(204) 전체에서 왜곡 에너지를 흡수할 수 있기 때문에, 국부적인 피로 파괴를 방지할 수 있다.
또, 제 3 영역(204b3)의 접촉면(602c)에 대한 압접력은, 비틀림 각도가 크게 될수록 저하하고, 제 2 영역(204b2)이 지지 돌기부(602e)에 당접함과 거의 동시, 또는, 그것보다도 비틀림 각도가 크게 되었을 때에, 제 3 영역(204b3)의 접촉면(602c)에 대한 압접력은 거의 제로로 된다. 이때의 비틀림 각도를 Φ21(제 5 실시 형태에서 Φ1에 상당)이라 한다.
비틀림 각도가 각도 Φ21을 초과하면, 제 3 영역(204b3)의 확대 직경 변형에 의해 제 3 영역(204b3) 중 적어도 원주방향 일부분의 내주면은 접촉면(602c)으로부터 이간하여, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단측 영역(타단측 영역)(204b)은, 제 2 영역(204b2)의 지지 돌기부(602e)에 대한 압접력, 및, 제 1 영역(204b1)의 접촉면(602c)에 대한 압접력에 대항하여, 원주 방향으로 이동(지지 돌기부(602e)와 접촉면(602c)을 문질러 운동)하고, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단면(204a)은, 제 1 회전체(602)의 당접면(602d)에 의해 압압된다.
이와 같이, 비틀림 코일 스프링(204)의 확대 직경 방향의 비틀림 각도가 각도 Φ21 이상(각도 Φ22 미만)의 경우에는, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단측 영역(타단측 영역)(204b)은, 제 3 영역(204b3)이 접촉면(602c)으로부터 이간하고(또한 통본체(602a)의 내주면에 접촉하여 있지 않고), 제 2 영역(204b2)이 지지 돌기부(602e)에 압접되어 있기 때문에, 비틀림 각도가 Φ21 미만의 경우에 비하여, 비틀림 코일 스프링(204)의 유효 권수가 증가한다.
또, 비틀림 각도가 소정의 각도 Φ22(제 5 실시 형태에서 Φ2에 상당)가 되면, 비틀림 코일 스프링(204)의 중간 영역의 외주면이 제 1 회전체(602)의 통본체(602a)의 내주면에 당접하든가, 혹은, 비틀림 각도가 한계 각도에 달하는 것으로, 비틀림 코일 스프링(204)의 그 이상의 확대 직경 변형이 규제되어, 제 1 회전체(602)와 제 2 회전체(203)가 일체적으로 회전한다. 이것에 의해, 비틀림 코일 스프링의 확대 직경 변형에 의한 파손을 방지할 수 있다. 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에 있는 간극 P3, M3의 크기는, 비틀림 코일 스프링(204)의 스프링 정수, 비틀림 각도의 한계 각도 등을 포함한 특성을 고려하여 설정된다.
제 1 회전체(602)의 회전 속도가 제2 회전체(203)의 회전 속도보다 느리게 된 경우의 동작은, 제 3 실시 형태와 마찬가지이다.
본 실시 형태의 풀리 구조체(601)는, 제 5 실시 형태의 풀리 구조체(401)와 마찬가지로, 두 개의 회전체(602, 203)가 상대 회전한 경우에, 비틀림 코일 스프링(204)이 비틀리는 것에 의해 회전 변동을 흡수할 수 있다. 또, 제 1 회전체(602)가 제2 회전체(203)보다도 회전 속도보다 빠르게 된 경우에, 비틀림 코일 스프링(204)의 유효 권수를 증가시켜 스프링 정수를 저하시키는 것이 가능하기 때문에, 상대 회전시도 코일 스프링의 양단부의 내주면 또는 외주면이 회전체에 고정되는 종래의 풀리 구조체에 비하여, 코일 스프링의 감기 수를 증가시키는 것 없이(풀리 구조체를 대형화하는 것 없이), 비틀림 코일 스프링(204)의 내피로성을 향상시키는 것이 가능하다. 또, 지지 돌기부(602e)를 마련한 것에 의해, 비틀림 코일 스프링(204)의 전단측 영역(타단측 영역)(204b)(특히 제 2 영역(204b2))에 비틀림 응력이 집중하는 것을 억제 가능하여, 비틀림 코일 스프링(204)의 피로 파괴를 방지할 수 있다. 그 외, 제 5 실시 형태에서 서술한 효과와 같은 모양의 효과를 얻는 것이 가능하다.
<제 5 ~ 제 7 실시 형태의 변형 예 1>
상기 제 5 ~ 제 7 실시 형태에서는, 하나의 지지 돌기부가 소정의 위치에 마련되어 있다. 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀림 경우, 비틀림 코일 스프링의 제 2 영역의 외주면이 지지 돌기부에 당접하는 것에 의해, 비틀림 코일 스프링의 타단측 영역의 확대 직경 변형이 억제되어, 비틀림 응력이 타단측 영역 이외의 권부에도 분산된다.
연결하는 엔진의 토크가 작은 경우, 각도 α(지지 돌기부가 형성되어 있는 영역의 당접면으로부터 먼 쪽의 단부와, 상기 당접면과의 회전축 주위로 이루는 각도)는, 135°이하 정도로 좋다.그러나, 엔진의 종류에 따라서는 큰 토크가 풀리에 입력되기 때문에, 상기 제 5 ~ 7 실시 형태에 나타낸 것과 같은, 각도 α= 110° 또한 각도 β(지지 돌기부의 당접면으로부터 먼 쪽의 단부와 당접면에 가까운 쪽의 단부가, 회전축 주위로 이루는 각도) = 35° 정도의 규제 범위의 지지돌기로는, 비틀림 코일 스프링의 확대 직경 변형을 충분히 억제할 수 없다. 따라서, 엔진의 종류에 따라 과대한 토크가 풀리에 입력되어도, 비틀림 코일 스프링의 확대 직경 변형을 확실히 규제할 수 있기 위해서는, 각도 α를 315° 이하로까지 확대하는 것이 바람직하다는 것이, 여러 가지 실험결과로부터 명확해졌다.
지지 돌기부의 각도 α를 315° 이하로까지 확대하는 수법으로서, 예를 들면, 지지 돌기부를, 상기 제 5 ~ 7 실시 형태보다 회전축 주위로 당접면으로부터 먼 방향으로 더욱 연장시키는 방법과, 간격을 사이를 두어 지지 돌기부를 복수개소 마련하는 방법이 있다.
지지 돌기부를, 상기 제 5~7 실시 형태보다 회전축 주위로 당접면으로부터 먼 방향으로 더욱 연장시키는 경우, 지지 돌기부의 각도 β가 너무 크게 되어, 비틀림 코일 스프링의 타단측 영역과 지지 돌기부와의 접촉 면적이 크게 된다. 그 결과, 문지름 운동(마찰) 저항이 증가하고, 비틀림 코일 스프링의 비틀림 각도가 증가하여, 토크 특성(토크 곡선)이나 내구성에 영향을 미칠 우려가 있다. 따라서, 이 형태의 경우, 토크 특성(토크 곡선)이나 내구성에 영향을 미치지 않도록, 각도 α의 바람직한 범위는 180° 이하 정도이고, 보다 바람직하게는 45° 이상, 180° 이하 정도이다. 각도 α가 45° 미만에서는, 비틀림 코일 스프링의 타단측 영역과 지지 돌기부와의 접촉 면적이 조금밖에 얻어지지 않기 때문에, 비틀림 코일 스프링의 확대 직경 변형의 규제 효과가 모자라다.
지지 돌기부의 각도 α가 180°를 초과하여 너무 크게 되는 경우에는, 문지름 운동(마찰) 저항의 증대에 의한 토크 특성(토크 곡선)이나 내구성에의 영향을 피하기 위해서, 지지 돌기부를 회전축 주위로 복수개소(적어도 2 개소)로 나누는 형태를 채용하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 문지름 운동(마찰) 저항의 증대를 최소한으로 억제하여, 토크 특성(토크 곡선)이나 내구성이 양호한 풀리 구조체를 실현할 수 있다. 구체적인 예로서는, 지지 돌기부를 2 개소 배치하여, 한쪽을 당접면으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치를 포함하는 영역에 마련하고, 다른 쪽을 당접면으로부터 회전축 주위로 270° 떨어진 위치를 포함하는 영역에 마련하여도 좋다. 여전히, 지지 돌기부의 크기(각도 β)에 대해서는, 예를 들면 β = 90°이지만, 풀리에 입력되는 비틀림 토크의 크기에 기인하는 문지름 운동(마찰) 저항이 과도하게 되지 않는 정도로 마땅하고 알맞게 설정된다.
<제 5 ~ 제 7 실시 형태의 변형 예 2>
상기 제 5 ~ 제 7 실시 형태에서는, 2 개의 회전체의 한쪽에 규제 수단(지지 돌기부(403e, 502g, 602e))이 형성되어 있지만, 규제 수단(적어도 하나의 지지 돌기부 등)은 비틀림 코일 스프링 측에 마련되어도 좋다. 구체적으로는, 비틀림 코일 스프링의 상기 타단측 영역에 있는 외주측에 직경 방향 외측을 향하여 돌출한, 적어도 하나의 지지 돌기부를 형성시키는 것이 가능하다. 예를 들면, 외주측으로 돌출하도록 비틀림 코일 스프링의 상기 전단측 영역에 있는 외주면에 C형 금구(金具)를 이어붙임, 특히는, 땜납 하는 것에 의해 실현된다. 이 경우, 회전체에 직경 방향 내측을 향하여 돌출한 지지 돌기부를 마련하는 경우와 같은 모양으로, 비틀림 코일 스프링의 확대 직경 변형을 규제하는 효과가 얻어진다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시의 형태에 관하여 설명했지만, 본 발명은 상술한 제 1 ~ 제 7 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구의 범위에 기재한 범위에서 다양한 변경이 가능할 수 있다.
상기 제 1 ~ 제 7 실시 형태에서는, 당접면(3d, 102f, 202d, 303b, 403d, 502f, 602d)은, 원호상으로 형성되어 있지만, 원호상(圓弧狀)이 아니어도 좋다. 예를 들면, 당접면은, 직경 방향을 따라 형성되어 있어도 좋다. 또 예를 들면, 당접면은, 내주측 부분이, 직경 방향에 대하여 경사진 직선상 또는 원호상으로 형성되어 있고, 외주측 부분이 직경 방향을 따라 형성되어 있어도 좋다.
또, 상기 제 1 ~ 제 7 실시 형태에서는, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 비틀림 코일 스프링의 단부가, 압접면 또는 접촉면에 대하여, 반원주 이상에 걸쳐 압접하도록 구성되어 있지만(도 1, 5, 8, 11 등 참조), 압접(또는 접촉) 범위의 길이는, 이것보다 짧아도 길어도 좋다.
또, 상기 제 1 ~ 제 7 실시 형태에서는, 비틀림 코일 스프링의 선재(線材)의 단면은, 정방형상이지만(도 1, 5, 8, 11 참조), 이것에 한정되는 것은 아니고, 장방형상이나 원형상이어도 좋다.
또, 상기 제 1 ~ 제 7 실시 형태에서는, 비틀림 코일 스프링의 감기 수는 4이지만(도 1, 5, 8, 11 참조), 이것보다 많아도 적어도 좋다.
또, 상기 제 1 ~ 제 7 실시 형태에서는, 외력을 받지 않은 상태의 비틀림 코일 스프링의 직경은 전장에 걸쳐 일정하지만, 일정하지 않아도 좋다. 즉, 접촉면(3c, 102c, 202c, 303a)의 외경>비틀림 코일 스프링(4, 104, 204, 304)의 내경, 또한 압접면(2a, 103c, 203c, 302c)의 내경<비틀림 코일 스프링(4, 104, 204, 304)의 외경의 관계를 유지하는 스프링의 외관 형상이라면 좋다.
상기 제 5 ~ 제 7 실시 형태에서는, 지지 돌기부(403e, 502g, 602e)는 당접면(403d, 502f, 602d)으로부터 원주 방향으로 떨어져 있지만, 지지 돌기부가 당접면까지 연장하여 있어도 좋다. 요컨데, 각도 β1, β2, β3가 각도 α1, α2, α3과 같아도 좋다.
상기 제 5 ~ 제 7 실시 형태에서는, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 지지 돌기부(403e, 502g, 602e)와 비틀림 코일 스프링의 외주면과의 사이에 간극 P1, P2, P3가 형성되어 있지만, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 지지 돌기부와 비틀림 코일 스프링의 외주면이 접하여 있어도 좋다. 이 경우도, 상기 제 5 ~ 제 7 실시 형태와 같은 모양의 효과가 얻어진다. 또, 이 변경 예에서는, 비틀림 코일 스프링의 제 2 영역에 비틀림 응력이 집중하는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.
상기 제 5 ~ 제 7 실시 형태에서는, 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 비틀림 코일 스프링의 제 1 영역 및 제 3 영역의 외주면은 회전체에 당접하지 않지만, 간극 Q1, Q2, Q3가 상기 실시 형태보다도 작게, 비틀림 코일 스프링의 단면이 당접면(403d, 502f, 602d)에 당접한 후에, 비틀림 코일 스프링의 제 1 영역 및 제 3 영역의 외주면이 회전체에 당접하도록 구성되어 있어도 좋다. 이 경우, 유효 권수가 변화하는 횟수가, 상기 제 5 ~ 제 7 실시 형태보다도 1회 많게 된다.
상기 제 1 ~ 제 7 실시 형태에서는, 교류 발전기의 구동축에 설치하는 풀리에, 본 발명의 풀리 구조체를 적용하고 있지만, 교류발전기 이외의 보조기의 구동축에 설치하는 풀리에 본 발명을 적용하여도 좋다.
본 출원은, 2012년6월20일자 출원의 일본특허출원 2012-138978, 2012년11월16일자 출원의 일본특허출원 2012-252550, 및 2013년6월14일자 출원의 일본특허출원 2013-125839에 기초한 것이고, 그의 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
1, 101, 201, 301, 401, 501, 601 풀리 구조체
2, 102, 202, 302, 502, 602 제 1 회전체
2a, 302c 압접면(제 1 회전체)
2b, 102d, 102e 환상면
3, 103, 203, 303, 403 제 2 회전체
3a, 103a, 203a, 403a 통본체(제 2 회전체)
3b, 103b, 203b, 403b 외통부(제 2 회전체)
3c, 303a, 403c 접촉면(제 2 회전체)
3d, 303b, 403d 당접면(제 2 회전체)
4, 104, 204, 304 비틀림 코일 스프링
4a, 204a 전단면
4b, 204b 전단측 영역(타단측 영역)
4b1, 204b1 제 1 영역
4b2, 204b2 제 2 영역
4b3, 204b3 제 3 영역
5 엔드캡
6, 206 구름 축수
7, 207 미끄럼 축수
8, 108, 208, 308 스프링 수용 공간
102a, 202a, 302a, 502a, 602a 통본체(제 1 회전체)
102b, 202b, 302b, 502b, 602b 내통부(제 1 회전체)
102c, 202c, 502c, 602c 접촉면(제 1 회전체)
102f, 202d, 502f, 602d 당접면(제 1 회전체)
103c, 203c 압접면(제 2 회전체)
104a, 304a 후단면
104b, 304b 후단측 영역(타단측 영역)
104b1 제 1 영역
104b2 제 2 영역
104b3 제 3 영역
403e, 502g, 602e 지지 돌기부
B 벨트
L1, L2, L3, L4 간극(제 1 간극)
M1, M2, M3, M4 간극(제 2 간극)
P1, P2, P3 간극(제 3 간극)
Q1, Q2, Q3 간극(제 4 간극)

Claims (14)

  1. 벨트가 감겨 걸린 통형상의 제 1 회전체, 상기 제 1 회전체의 내측에 상기 제1 회전체에 대하여 상대 회전 가능하게 마련된 제 2 회전체, 상기 제 1 회전체와 상기 제 2 회전체 사이의 공간에 수용된 비틀림 코일 스프링을 구비한 풀리 구조체에 있어서,
    상기 비틀림 코일 스프링이, 일단 측에, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서 외주면이 상기 비틀림 코일 스프링의 확대 직경 방향의 자기 탄성 복원력에 의해 상기 제 1 회전체와 상기 제 2 회전체의 한쪽의 회전체에 접촉하고 있는 일단 측 영역; 타단 측에, 풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서 내주면이 다른 쪽의 회전체에 접촉하고 있는 타단 측 영역; 및 중간 영역을 가지고,
    두 개의 상기 회전체의 상대 회전에 의해 상기 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역 중 적어도 원주 방향 일부분의 내주면이 상기 다른 쪽의 회전체로부터 떨어지는, 상기 풀리 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다른 쪽의 회전체는, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측의 단면과 원주방향으로 대향하는 당접면을 가지고 있고,
    두 개의 상기 회전체의 상대 회전에 의해 상기 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측의 단면이 상기 당접면에 맞닿는, 상기 풀리 구조체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 외주면과 상기 제 1 회전체 또는 상기 제 2 회전체와의 사이에 형성된 제 1 간극을 가지고,
    두 개의 상기 회전체의 상대 회전에 의해 상기 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측의 단면이 상기 당접면에 맞닿은 시점에서, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 외주면이, 두 개의 상기 회전체의 어느 것에도 접하지 않는, 상기 풀리 구조체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 중간 영역의 외주면과 상기 제 1 회전체 또는 상기 제 2 회전체와의 사이에 형성된 제 2 간극을 가지는, 상기 풀리 구조체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 간극의 크기가 상기 제 2 간극의 크기 이하인, 상기 풀리 구조체.
  6. 제 2 항에 있어서,
    두 개의 상기 회전체의 상대 회전에 의해 상기 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측의 단면이 상기 당접면에 맞닿기 전에 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 확대 직경 변형을 규제하는 규제 수단을 더 가지는, 상기 풀리 구조체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 다른 쪽의 회전체가 상기 규제 수단을 가지는, 상기 풀리 구조체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 규제 수단이, 직경 방향 내측을 향하여 돌출하여 있고, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 원주 방향 일부분의 외주면과 대향하는, 적어도 하나의 지지 돌기부이고,
    두 개의 상기 회전체의 상대 회전에 의해 상기 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 외주면에 상기 적어도 하나의 지지 돌기부가 당접하는 것으로, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 확대 직경 변형이 규제되는, 상기 풀리 구조체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 지지 돌기부가 형성되어 있는 영역이, 상기 당접면으로부터 회전축 주위로 90° 떨어진 위치를 포함하는, 상기 풀리 구조체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 지지 돌기부가 형성되어 있는 영역의 상기 당접면으로부터 먼 쪽의 단부와, 상기 당접면과의 회전축 주위로 이루는 각도가, 315° 이하인, 상기 풀리 구조체.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 외주면과 상기 다른 쪽의 회전체의 상기 지지 돌기부 이외의 부분과의 사이에 형성된 제 4 간극을 가지고, 또한 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 외주면과 상기 지지 돌기부가 접하고 있거나, 그렇지 않으면 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 외주면과 상기 지지 돌기부와의 사이에 형성된, 상기 제 4 간극보다 작은 제 3 간극을 가지는, 상기 풀리 구조체.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 비틀림 코일 스프링이 상기 규제 수단을 가지는, 상기 풀리 구조체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 규제 수단이, 직경 방향 외측을 향하여 돌출하여 있고, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 원주 방향 일부분의 외주면에 존재하는, 적어도 하나의 지지 돌기부이고,
    두 개의 상기 회전체의 상대 회전에 의해 상기 비틀림 코일 스프링이 확대 직경 방향으로 비틀린 경우에, 상기 다른 쪽의 회전체의 내주면에 상기 적어도 하나의 지지 돌기부가 당접하는 것으로, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 타단 측 영역의 확대 직경 변형이 규제되는, 상기 풀리 구조체.
  14. 제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    풀리 구조체가 정지하여 있는 상태에서, 상기 비틀림 코일 스프링의 상기 중간 영역의 외주면과, 상기 제 1 회전체 또는 상기 제 2 회전체와의 사이에 형성된 제2 간극을 가지는, 상기 풀리 구조체.
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